中颖51芯片学习9. PWM（12bit脉冲宽度调制）

一、资源简介
二、PWM工作流程
三、寄存器介绍
- 1. PWMx控制寄存器PWMxCON
- 2. PWM0周期寄存器PWM0PH/L
- 3. PWM1周期寄存器PWM1PH/L
- 4. PWM0占空比控制寄存器PWM0DH/L
- 5. PWM1占空比控制寄存器 PWM1DH/L
- 6. 占空比寄存器与周期关系
四、代码实现示例
- 1. 基本功能
- 2. 封装PWM函数
- - （1）pwm_utils.c
  - （2）main.c

本文使用的芯片型号为 SH79F9476

一、资源简介

前面介绍了使用 SH79F9476 的可编程计数器阵列 PCA0 生成PWM波，其支持8位、16位脉宽调制。
主要特性如下：

两路12位PWM模块：SH79F9476提供了两个PWM模块，每个模块可以生成具有可调周期和占空比的脉宽调制波形。
周期溢出中断：每个PWM周期都提供了溢出中断功能，可以在周期结束时触发中断处理程序。
输出极性可选择：可以通过设置PWM控制寄存器来选择PWM输出的极性，从而决定占空比期间输出的电平。
PWM模块控制：使用PWM控制寄存器（PWMxCON）可以配置PWM模块的时钟源、输出极性、周期中断等参数。
周期设置：使用PWM周期寄存器（PWMxPH/L）可以设置PWM输出波形的周期，以控制脉冲的频率。
占空比设置：使用PWM占空比寄存器（PWMxDH/L）可以设置PWM输出波形的占空比，以控制脉冲的宽度。

二、PWM工作流程

SH79F9476的PWM工作流程如下：

选择PWM模块时钟源：
在开始配置PWM模块之前，首先需要选择PWM模块的时钟源。可以通过设置PWM控制寄存器（PWMxCON）中的PWMxCK[2:0]位来选择时钟源，以确定PWM模块的工作时钟频率。
设置PWM周期：
使用PWM周期寄存器（PWMxPH/L）设置PWM输出波形的周期。这些寄存器用于控制PWM脉冲的频率。在设置周期之前，需要确定所需的PWM输出频率，并根据所选的时钟源来计算周期寄存器的值。
设置PWM占空比：
使用PWM占空比寄存器（PWMxDH/L）设置PWM输出波形的占空比。这些寄存器用于控制PWM脉冲的宽度。在设置占空比之前，需要确定所需的PWM输出占空比，并根据所选的周期来计算占空比寄存器的值。
选择PWM输出模式：
使用PWM控制寄存器（PWMxCON）中的PWMxS位选择PWM输出模式。可以选择PWM占空比期间输出高电平还是低电平。
使能PWM模块：
设置PWM使能位（PWMxEN）来启用所需的PWM模块。这将启动PWM输出并使其按照设置的周期和占空比工作。
修改周期和占空比（可选）：
在PWM输出允许期间，可以根据需要修改周期和占空比寄存器的值。修改后的值将在下一个PWM周期开始生效。
处理PWM周期中断（可选）：
如果启用了PWM周期中断，当PWM周期结束时，将触发中断处理程序。可以在中断处理程序中执行相应的操作，例如更新周期和占空比等。
调整PWM输出（可选）：
根据实际需求，可以根据系统的运行情况调整PWM输出的周期和占空比。可以根据外部输入信号或系统状态来动态调整PWM输出。

三、寄存器介绍

1. PWMx控制寄存器PWMxCON

在这里插入图片描述
位功能说明：

下面示例：

PWM0CON = 0x81;

允许 PWM0模块
PWM0占空比期间输出高电平，占空比溢出后输出低电平
PWM0使用系统时钟，不分频
禁止PWM0周期中断
PWM0输出允许

PWM1CON=0xC1; //11000001

允许PWM1模块
PWM1占空比期间输出低电平，占空比溢出后输出高电平
PWM1使用系统时钟
禁止PWM1周期中断
PWM1输出允许

2. PWM0周期寄存器PWM0PH/L

在这里插入图片描述
输出周期为 [PWM0PH,PWM0PL] * PWM时钟周期。
PWM0的计数器计数至PWM0PH/L值后归0，这时如果PWM0S=0，则PWM0输出低电平；如果PWM0S=1，则PWM0输出高电平。

示例：

	PWM0PL = 0xff;
	PWM0PH = 0x0f;

周期为 0xfff*系统时钟周期，假设系统时钟为12MHz，则PWM0周期为 0xfff/12MHz=0.34125ms

3. PWM1周期寄存器PWM1PH/L

在这里插入图片描述

4. PWM0占空比控制寄存器PWM0DH/L

在这里插入图片描述
位功能说明：

5. PWM1占空比控制寄存器 PWM1DH/L

在这里插入图片描述
位功能说明：

修改占空比要注意的是：

修改寄存器 PWMxDH 将使得 PWMx 的输出在下一个周期生效。
用户需先修改 PWMxDL ，再修改 PWMxDH 以修改 PWM占空比。
无论 PWMxDH 是否被修改，都需要将 PWMxDH 再写一次。否则,低位的修改无效。

6. 占空比寄存器与周期关系

下图示例可以比较清楚看出PWMP和PWMD所指的时间：
在这里插入图片描述
即PWMP为PWM周期，
PWMD为PWM输出高/低电平时间，具体输出高还是低取决于PWMS的值。

四、代码实现示例

1. 基本功能

下面实例实现PWM输出的基本代码：

void init_pwm0()
{
	_push_(INSCON);
	Select_Bank0();
	PWM0PL = 0xff;
	PWM0PH = 0x0f;
	PWM0DL = 0xff;
	PWM0DH = 0x07;
	PWM0CON = 0x81;
	_pop_(INSCON);
}

void init_pwm1()
{
	_push_(INSCON);
	Select_Bank1();
	PWM1PL = 0xff;
	PWM1PH = 0x0f;
	PWM1DL = 0xff;
	PWM1DH = 0x07;
	PWM1CON = 0xc1;
	_pop_(INSCON);
}

代码选项设置，时钟使用128K：
在这里插入图片描述

2路PWM波形对比：（2路垂直偏移设置不同以方便观察）
在这里插入图片描述

2. 封装PWM函数

（1）pwm_utils.c

#include "pwm_utils.h"

/**
 * @param frequency 频率
 * @param duty 占空比,单位是百分比
 * @param polar 极性
 * @brief 初始化PWM0
 */
void Pwm0_Init(volatile U16 frequency, volatile U16 duty, volatile U16 polar) {
    // 周期，单位是ms
    volatile U16 period = 1000 / frequency;
    volatile U16 PWM0P = period * 128;
    volatile U16 PWM0D = (PWM0P / 100) * duty;
    _push_(INSCON);
    Select_Bank0();
    // 周期寄存器， 0x0fff=4095，周期=4095/128K=32ms
    // 通过周期计算PWM0Px的值，PWM0Px=period*128K/1000
    PWM0PL = PWM0P & 0xff;
    PWM0PH = PWM0P >> 8;
    // 占空比寄存器,0x07ff=2047
    // 计算占空比寄存器的值，PWM0Dx=周期寄存器值*duty/100
    PWM0DL = PWM0D & 0xff;
    PWM0DH = PWM0D >> 8;

    if (polar == 1) {
        PWM0CON |= 0x40;
    } else {
        PWM0CON &= 0xbf;
    }
    // PWM0控制寄存器 1000_0001, 使能、输出允许
    PWM0CON |= 0x81;
    _pop_(INSCON);
}

/**
 * @param frequency 频率
 * @param duty 占空比,单位是百分比
 * @param polar 极性
 * @brief 初始化PWM1
 */
void Pwm1_Init(volatile U16 frequency, volatile U16 duty, volatile U16 polar) {
    // 周期，单位是ms
    volatile U16 period = 1000 / frequency;
    volatile U16 PWM1P = period * 128;
    volatile U16 PWM1D = (PWM1P / 100) * duty;
    _push_(INSCON);
    Select_Bank1();
    // 周期寄存器
    PWM1PL = PWM1P & 0xff;
    PWM1PH = PWM1P >> 8;
    // 占空比寄存器
    PWM1DL = PWM1D & 0xff;
    PWM1DH = PWM1D >> 8;

    if (polar == 1) {
        PWM1CON |= 0x40;
    } else {
        PWM1CON &= 0xbf;
    }
    // PWM1控制寄存器 1100_0001，使能、占空比期间输出低电平、占空比溢出后输出高电平、输出允许
    PWM1CON |= 0x81;
    _pop_(INSCON);
}

（2）main.c

#include "SH79F9476.h"
#include "clk_utils.h"
#include "pwm_utils.h"


void main() {
	
    // 选择低速时钟
    lowFrequenceClk();

	Pwm0_Init(32, 50, 0);
    Pwm1_Init(32, 80, 1);

    while (1) {
    }
}