一文詳解HPM6000系列PWM定時器模塊

概 述

在進行電機類、電源類應(yīng)用開發(fā)時，如何使用PWM定時器模塊靈活、高效的實現(xiàn)所需 PWM波形的輸出，是眾多開發(fā)者關(guān)注的問題。在上篇文章里，我們介紹了PWM定時器模塊內(nèi)的一些概念，以及如何生成普通PWM的過程。本篇內(nèi)容將繼續(xù)介紹互補PWM、同步 PWM、錯相 PWM以及PWM如何使用ACMP封波等內(nèi)容。

互補PWM

關(guān)于相同的代碼部分，此處不再重復(fù)講解，請參考《上篇》的普通PWM的講解。

此處設(shè)置了 3 個比較器：cmp_config[0]與 cmp_config[1]用來生成中心對稱 PWM，cmp_config[2]作為 PWM 影子寄存器的更新事件源，當 CNT 等于 cmp_config[2]時，影子寄存器寫入寄存器內(nèi)生效。

互補 PWM 對的配置，配置左死區(qū)寬度為 8000 個 half_clock，右死區(qū)寬度為 16000 個 half_clock。

設(shè)置 cmp_config[2]作為 PWM 影子寄存器的更新事件源，啟動計數(shù)器。

通過修改 CMP0 與 CMP1 的值，每 100ms 更新一次互補 PWM 占空比。運行結(jié)果如下：

互補PWM

同步PWM

本節(jié)實驗設(shè)計：使用 PWM0 的比較器比較事件去做 PWM1、PWM2、PWM3 的同步事件。故輸出波形上看，PWM1、PWM2、PWM3 應(yīng)完全同步，PWM0 與其則不同步。代碼如下：

使能 4 個 PWM 定時器的 SYNCI 信號。

設(shè)置 STA 與 RLD。

cmp_config[0]與 cmp_config[1]用來做中心對稱 PWM 所需的比較器。

cmp_config[2]用來做使 PWM 影子寄存器生效的比較器。

cmp_config[3]設(shè)置在 PWM0 CH8 上，用來產(chǎn)生比較事件，同步 PWM1、PWM2、PWM3。

互補 PWM 的死區(qū)設(shè)置與輸出設(shè)置。

設(shè)置 PWM0 CH0 CH1 互補輸出，同時設(shè)置 PWM1 CH8 使用 CMP3 產(chǎn)生比較事件。

設(shè)置 PWM1、PWM2、PWM3 互補輸出。

啟動計數(shù)器。

以下代碼是對互聯(lián)管理器的配置。配置 PWM0 CH8 的下降沿輸出到TRGM0_OUTX0 上，同時 TRGM0_OUTX0 作為 TRGM1、TRGM2、TRGM3的輸入，路由到 PWM1、PWM2、PWM3 的 SYNCI 信號上。

波形如下：

可見 PWM1、PWM2、PWM3 是完全同步的，PWM0 則與其有 20ns 的不同步。

同步PWM

錯相 PWM

本節(jié)實驗設(shè)計：使用 SYNT 實現(xiàn) PWM0、PWM1、PWM2、PWM3 錯相90°。代碼如下：

以上代碼請參考上文 “同步PWM” 章節(jié)的講解，主要目的是生成 4 對互補PWM。

配置 TRGM，將 SYNT CH0 的比較事件路由到 PWM0 的 SYNCI 信號上，將 SYNT CH1 的比較事件路由到 PWM1 的 SYNCI 信號上，將 SYNT CH2 的21 / 24先楫半導體比較事件路由到 PWM2 的 SYNCI 信號上，將 SYNT CH3 的比較事件路由到PWM3 的 SYNCI 信號上。

配置 SYNT，分別設(shè)置 SYNT CH0 比較器比較值為 0，SYNT CH1 比較器比較值為 reload/4，SYNT CH2 比較器比較值為 reload/2，SYNT CH4 比較器比較值為 reload*3/4。

波形如下：

錯相PWM

PWM+ACMP 封波

本節(jié)實驗設(shè)計：使用兩個片上 ACMP 對目標模擬電壓進行監(jiān)控，當電壓超過 1.65V 時停止 PWM 輸出。其基本思路為，將 ACMP 的輸出信號通過互聯(lián)管理器 TRGM 路由到 PWM 的內(nèi)部 Fault 信號上，當 Fault 信號有效時 PWM波停止輸出（故障保護功能）。

代碼如下：

初始化 PWM 引腳，初始化 DAC 時鐘與引腳（使用 DAC 輸出模擬電壓到ACMP 上模擬過壓）。

輸出互補 PWM 波。

設(shè)置 Fault 信號高電平有效；使能 FaultI0 與 FaultI1 有效（PWM 共 4 內(nèi)2 外 fault 信號，哪些信號生效可選）。

設(shè)置 DAC 輸出為直接模式，12bit DAC 輸出范圍 0~4095，4030 約為3.247V。該部分代碼請直接參考 DAC 例程。

配置 ACMP，使能 ACMP2 與 ACMP3。

配置互聯(lián)管理器，將 ACMP2 與 ACMP3 的輸出信號路由到 PWM 的FaultI0 與 FaultI1 上去。

acmp_config 函數(shù)源碼如下：

代碼中將 ACMP 的正極輸入選擇為 IO 引腳，負極輸入選擇為 ACMP 內(nèi)部專用 DAC，參考電壓設(shè)置為 0x80，即 1.65V。

當 IO 引腳電壓 3.247V 時（來自于外設(shè) DAC 輸出），ACMP 正極電壓超過負極電壓 1.65V，ACMP 輸出有效，為高電平；經(jīng)過互聯(lián)管理器路由到PWM 的 Fault 信號上；由于 PWM 模塊內(nèi)配置了 Fault 信號為高電平有效，因此此時 Fault 信號有效，PWM 波形停止輸出。

當 IO 引腳電壓 0V 時（將引腳與 GND 短接），ACMP 正極電壓未超過負極電壓 1.65V，ACMP 輸出無效，PWM 波形正常輸出。

PWM+ACMP

小 結(jié)

本文首先介紹了 PWM 定時器內(nèi)各模塊的基本概念與功能，而后對 PWM的使用由淺入深依次以代碼實例進行講解。可以看到，PWM 的使用只要配置好 STA、RLD、CMPx、影子寄存器等即可實現(xiàn)輸出；如果有同步需求或與其它外設(shè)協(xié)同使用需求，則主要通過互聯(lián)管理器 TRGM 的配置進行實現(xiàn)。

比較經(jīng)典的例程還包括使用 PWM 觸發(fā) ADC 采樣，先楫半導體 SDK 中已經(jīng)有完整的實例與代碼，各位開發(fā)者可以到官網(wǎng)下載研究，并歡迎大家多多交流。

“先楫半導體”（HPMicro）是一家致力于高性能嵌入式解決方案的半導體公司，產(chǎn)品覆蓋微控制器、微處理器和周邊芯片，以及配套的開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)。公司成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區(qū)，并在天津、深圳和蘇州均設(shè)立分公司。核心團隊來自世界知名半導體公司管理團隊，具有15年以上，超過20個SoC的豐富的研發(fā)及管理經(jīng)驗。

先楫半導體以產(chǎn)品質(zhì)量為本，所有產(chǎn)品均通過嚴格的可靠性測試。目前已經(jīng)量產(chǎn)的高性能通用MCU產(chǎn)品系列HPM6700/6400、HPM6300及HPM6200，性能領(lǐng)先國際同類產(chǎn)品，并完成AEC-Q100認證，全力服務(wù)中國工業(yè)，汽車和能源市場。

審核編輯：湯梓紅