《嵌入式 - ARM》第5章 ARM PWM

5.1PWM 概述

4412时钟为我们提供了PWM定时器，在4412中共有5个32位的定时器，这些定时器可发送中断信号给ARM子系统。另外，定时器0、1、2、3包含了脉冲宽度调制（PWM），并可驱动其拓展的I/O。PWM对定时器0有可选的dead-zone功能，以支持大电流设备。要注意的是定时器4是内置不接外部引脚的。一般用于定时器功能。

定时器0与定时器1共用一个8位预分频器，定时器2、定时器3与定时器4共用一另一个8位预分频器，每个定时器都有一个时钟分频器，时钟分频器有5种分频输出（1/2、1/4、 1/8 、1/16和外部时钟TCLK）。另外，定时器可选择时钟源，定时器0-4都可以选择外部的时钟源，如PWM_TCLK。

当时钟被使能后，定时器计数缓冲寄存器（TCNTBn）把计数器初始值下载到递减计数器中。定时器比较缓冲寄存器（TCMPBn）把其初始值下载到比较寄存器中，并将该值与递减计数器的值进行比较。当递减计数器和比较寄存器值相同时，输出电平翻转。递减计数器减至0后，输出电平再次翻转，完成一个输出周期。这种基于TCNTBn和TCMPBn的双缓冲特性使定时器在频率和占空比变化时能产生稳定的输出。

每个定时器都有一个专用的由定时器时钟驱动的16位递减计数器。当递减计数器的计数值达到0时，就会产生定时器中断请求来通知CPU定时器操作完成。当定时器递减计数器达到０的时候，如果设置了Auto-Reload 功能，相应的TCNTBn的值会自动重载到递减计数器中以继续下次操作。然而，如果定时器停止了，比如在定时器运行时清除TCON中定时器使能位，TCNTBn的值不会被重载到递减计数器中。

TCMPBn 的值用于脉冲宽度调制（PWM）。当定时器的递减计数器的值和比较寄存器的值相匹配的时候，定时器控制逻辑将改变输出电平。因此，比较寄存器决定了PWM 输出的开关时间。

PWM定时器的特点如下：
 ５个32位定时器；
 ２个８位PCLK分频器提供一级预分，５个２级分频器用来预分外部时钟；
 可编程选择PWM独立通道。
 ４个独立的可编程的控制及支持校验的ＰＷＭ通道。
 静态配置：PWM停止；
 动态配置：PWM启动；
 支持自动重装模式及触发脉冲模式；
 一个外部启动引脚。
 两个PWM输出可带Dead-Zone 发生器。
 中断发生器。

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图 1 PWM TIMER Clock Tree Diagram

5.2相关寄存器

5.2.1定时器配置寄存器0（TCFG0）

表1 TFCG0

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Timer Input Clock Frequency = PCLK/({prescaler value + 1})/{divider value}
{prescaler value} = 1 to 255
{divider value} = 1, 2, 4, 8, 16
Dead zone length = 0 to 254
NOTE: If deadzone length is set as “n”, real Dead Zone length is “n + 1” (n = 0 to 254)

5.2.2定时器配置寄存器1（TCFG1）

主要用于PWM定时器的MUX输入。

表2 TCFG1

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5.2.3 TCNTB0

表3 TCNTB0

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5.2.4 TCMPB0

表4 TCMPB0

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5.2.5 TCNTO0

表5 TCNTO0

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5.2.6 TCON

表6 TCON

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5.3 PWM程序设计

4412的PWM定时器具有双缓冲功能，能在不停止当前定时器运行的情况下，重载定时器下次运行的参数。所以尽管新的定时器的值被设置好了，但是当前操作仍能成功完成。

定时器的值可以被写入定时器n 计数缓冲寄存器（TCNTBn），当前的计数器的值可以从定时器计数观察寄存器（TCNTOn）读出。读出的TCNTBn值并不是当前的计数值，而是下次将重载的计数值。

TCNTn的值等于0的时候，自动重载操作把TCNTBn的值装入TCNTn，只有当自动重载功能被使能并且TCNTn 的值等于0的时候才会自动重载。如果TCNTn等于0，自动重载控制位为0，则定时器停止运行。

使用手动更新位（Manual Update）和反转位（Inverter）完成定时器的初始化。当递减计数器的值达到0的时候会发生定时器自动重载操作，所以TCNTn的初始值必须由用户提前定义好，在这种情况下就需要手动更新位重载初始值。一下几个步骤给出如何启动定时器。

１）向TCNTBn 和 TCMPBn写入初始值。
２）置位相应定时器的手动更新为，不管是否使用翻转功能，推荐设置反转位。
３）置位相应定时器的启动位启动定时器，清除手动更新位。
如果定时器被强制停止,TCNTn保持原来的值而不是TCNTBn的重载值。如果要设置一个新的值，必须执行手动更新操作。

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图2蜂鸣器电路图

该开发板的蜂鸣器是无源蜂鸣器，所有我们不能用该端口输出高低电平来控制蜂鸣器的播放，必须要使用PWM定时器来控制。

 头文件定义

typedef struct {  
    unsigned int    TCFG0;  
    unsigned int    TCFG1;  
    unsigned int    TCON;  
    unsigned int    TCNTB0;  
    unsigned int    TCMPB0;  
    unsigned int    TCNTO0;  
    unsigned int    TCNTB1;  
    unsigned int    TCMPB1;  
    unsigned int    TCNTO1;  
    unsigned int    TCNTB2;  
    unsigned int    TCMPB2;  
    unsigned int    TCNTO2;  
    unsigned int    TCNTB3;  
    unsigned int    TCMPB3;  
    unsigned int    TCNTO3;  
    unsigned int    TCNTB4;  
    unsigned int    TCNTO4;  
    unsigned int    TINT_CSTAT;  
}pwm;  
#define PWM (* (volatile pwm *)0x139D0000)

 控制部分

void pwm_init(void)  
{  
    GPD0.CON = GPD0.CON & (~(0xf))| 0x2;  
    GPD0.PUD = GPD0.PUD & (~(0xf)) ;  
    PWM.TCFG0 = PWM.TCFG0 & (~(0xff))|0xf9;  
    PWM.TCFG1 = PWM.TCFG1 & (~(0xf)) | 0x2;  
    PWM.TCMPB0 = 50;  
    PWM.TCNTB0 = 100;  
    PWM.TCON = PWM.TCON & (~(0xff)) | (1 << 0) | (1 << 1) ;  
    //第一次要手动设置  
}  
void beep_on(void)  
{  
    PWM.TCON = PWM.TCON & (~(0xff)) | (1 << 0) | (1 << 3) ;  
}  
void beep_off(void)  
{  
    PWM.TCON = PWM.TCON & (~(1 << 0)) ;  
}

完整程序清参考附件。

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