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NUC980测评——PWM

发布于 2022-03-24 11:21:25 浏览：1220 订阅该版

开发板：新唐NK-980IOT V1.0
开发工具：RT-Thread Studio 2.21；NUWriter 1.18
RT-Thread版本：4.05
![IMG20220324102533.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/f1aa7d71e3d10a40c2fd16302700e4f8.jpg.webp)
一、NUC980脉宽调制（PWM）介绍
1、概述
NUC980有两组PWM，分别为PWM0和PWM1，每个PWM有4个独立的PWM输出，CH0~CH3，或者作为两个带有可编程死区发生器的互补的PWM对，(CH0，CH1)，(CH2，CH3)。
每两个PWM输出，(CH0，CH1)，(CH2，CH3)，共享同一个8-位预分频，同一个提供5级分频(1，1/2，1/4，1/8，1/16)的时钟分频器。每个PWM输出有一个用于PWM周期控制的独立的16位PWM下数型计数器，和一个用于PWM占空比控制的16位比较器。每一个死区发生器有两个输出，第一个死区发生器的输出是CH0和CH1，而第二个死区发生器的输出是CH2和CH3。PWM控制器一共提供4个独立的PWM中断标志，当某一个PWM周期下数计数器计数到0时，相应的中断标志由硬件置位。当PWM中断源和相应的中断使能位有效时，PWM中断将会被触发。每一个PWM输出都可以被配置为单次模式来产生仅一个PWM周期的信号，或者连续模式来连续输出PWM波形。
当DZEN01(PWM_PCR[4])位被设置为1时，CH0与CH1执行互补的PWM对功能，这一对PWM的时序，周期，占空比，和死区时间由PWM通道0定时器和死区发生器0决定。同样，当DZEN23(PWM_PCR[5])位被设置为1时，互补的PWM对(CH2，CH3)由PWM通道2控制。
为防止PWM驱动输出引脚输出不稳定波形，16位周期下数型计数器和16位比较器均采用双缓存，当用户向计数器/比较器缓存寄存器内写入值时，只有当下数型计数器的值计数到0时，更新的值才会被重载下数型计数器/比较器。该双缓存特性可以避免PWM输出时产生干扰波形。
当16位下数型计数器达到0时，中断要求产生。如果PWM输出被设置为连续模式，当下数计数器计数到0时，下数计数器会重复自动重新装载PWMx_CNR寄存器中CNR的值，并开始减计数。如果PWM输出被设置为单次模式，当下数计数器计数到0时，停止计数，并产生一个插断要求。
PWM比较器用于脉冲宽度调制，当下数计数器的值与比较寄存器的值匹配时，计数器控制逻辑会改变PWM输出电平。
2、特性
（1）4个独立的PWM输出，每个通道均带有中断
（2）互补的PWM对，(CH0，CH1)及(CH2，CH3)，支持程序设计死区发生器
（3）每对PWM内部带有8位预分频，以及除频器
（4）高达16位的PWM计数器以及比较器宽度
（5）每个通道均可设置独立的时钟源
（6）支持单次或连续模式
![图1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/e7c717a80866382bb00c7e3d3c9cb5da.png.webp)

3、功能描述
（1）PWM定时器操作
PWM周期和占空比控制由PWMx_CNR寄存器和PWMx_CMR寄存器决定。PWM定时器工作时序如下图。脉宽调制的公式如下：
PWM频率=PWM_CLK/((prescale+1)*(clockdivider))/(CNR+1)
PWM占空比=(CMR+1)/(CNR+1)
由输出波形来看，当CMR>=CNR:PWM输出总是为高。当CMR<CNR:PWM低脉宽=(CNR-CMR)个PWM时钟，PWM高脉宽=(CMR+1)个PWM时钟。而当CMR=0:PWM低脉宽=CNR个PWM时钟;PWM高脉宽=1个PWM时钟。
![图2.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/1eb09c385502d218c90058eead4fac3f.png.webp)

（2）连续以及单次操作
PWM控制寄存器(PWM_PCR)中CHxMOD位定义PWMx(x=0~3)是连续模式或是单次模式。
举例来说，如果CH0MOD(PWM_PCR[3])被设为1，则PWM0在连续模式下工作，当PWM计数器计数到0，PWM控制器会加载CNR的值到PWM计数器，并继续计数。但如果CN被设为0，
PWM计数器在计数到0后，将停止运行。
在单次模式下(CH0MOD=0)，相应的通道将仅仅输出一次占空波形，并且如果没有进一步的相应占空寄存器的更新，计数器将停止。当PWM计数器正在运行时，更新相应的占空寄存器将会进行下一次的占空波形输出。
（3）死区发生器
PWM控制器提供死区发生器，用于功率器件保护。该功能在PWM上升沿输出时产生可程序设计的时隙来延迟PWM上升沿输出。用户可通过程序设计死区计数器来确定死区间隔。
![图3.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/f5e35a21180f6b1ad1d52e2d43321b88.png.webp)

4、PWM定时器开启过程
以下以设置PWM通道0当例子，说明启动PWM的步骤。
1。设置时钟选择器CLKSEL0(PWM_CSR[2:0])
2。设置预分频器PRESCALE(PWM_PPR[7:0])
3。设置CH0INV(PWM_PCR[2])，控制输出反转打开或是关闭
4。设置DZEN01(PWM_PCR[4])控制死区发生器打开/关闭，若是死区功能开启，设置死区间隔DZL01(PWM_PPR[23:16])
5。设置CH0MOD(PWM_PCR[3])，选择工作模式是自动重载或是单次模式。
6。设置中断使能位PIER0(PWM_PIER[0])
7。设置相应管脚为PWM功能
8。将CH0EN((PWM_PCR[0]))置1。使能PWM下数型计数器开始运行。
9。设置PWMx_CMR寄存器的和PWMx_CNR寄存器位域来设定PWM占空比上述步骤中的1~8可以不按照上述的顺序设置，这对PWM定时器的正常工作没有影响。
5、PWM定时器停止过程
以通道0为例说明:
设置PWMx_CNR寄存器为0，并等待PWM超时中断(如果PIER0(PWM_PIER[0])被置位)发生，或者轮询相应的超时标志PIIR0(PWM_PIIR[0])。当PWM超时中断发生，或者超时标志被置位，将CH0EN((PWM_PCR[0]))清为0。
二、程序设计
1、项目建立
在本人的定时器测试文章中已经介绍过项目的建立，在这里不再重复。
2、PWM的设置
（1）RT-Thread Settings的设置
打开RT-Thread Settings，发现PWM0已经使能，如果需要，也可以将PWM1使能。如下图所示。
![图4.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/3e4f23ff81a306af3a55bdea153ee582.png)
（2）引脚设置
NUC980有八路PWM，在使用之前，需要将对应端口的PWM使能。打开文件nu_pin_init.c，查看函数static void nu_pin_pwm_init(void)，发现PWM02和PWM03均已设置，对应引脚为PF7和PF8，代码如下：
```
outpw(REG_SYS_GPF_MFPL, (inpw(REG_SYS_GPF_MFPL) & ~0xF0000000) | 0x40000000);
    outpw(REG_SYS_GPF_MFPH, (inpw(REG_SYS_GPF_MFPH) & ~0x0000000F) | 0x00000004);
```
查看该开发板电路，发现LED5对应引脚为PB13，该引脚可以设置为PWM02引脚，为了观察方便，将该引脚设置为PWM02，只需在上述程序中加下列语句
```
outpw(REG_SYS_GPB_MFPH, (inpw(REG_SYS_GPB_MFPH) & ~0x00F00000) | 0x00400000);
```
通过上述设置，便可以完成PWM的引脚，如果需要将其他引脚设置为PWM功能，可以参照上述语句。
（3）程序设计
本测试主要为PWM测试，因此直接在项目生成的源文件进行修改，首先要找到PWM0设备，再使能PWM0的通道2和通道3，通过pwm_set函数设置周期和脉宽。该程序周期性的将脉宽增大或者减小。该程序代码如下：
```
#include <rtconfig.h>
#include <rtdevice.h>
#include <drv_gpio.h>

#define pwm_name "pwm0"
struct  rt_device_pwm *pwm_dev;      /* PWM设备句柄 */

int main(int argc, char **argv)
{
    uint32_t duty=0,d=0;

pwm_dev = (struct rt_device_pwm *)rt_device_find(pwm_name);
    rt_pwm_enable(pwm_dev, 2);
    rt_pwm_enable(pwm_dev, 3);
    rt_pwm_set(pwm_dev, 2, 100000, duty);
    rt_pwm_set(pwm_dev, 3, 100000, duty);

while (1)
    {
        rt_pwm_set(pwm_dev, 2, 100000, duty);
        rt_pwm_set(pwm_dev, 3, 100000, duty);
        rt_kprintf("dutycycle=%u\r\n",duty);
        if(d==0)
        {
            duty+=5000;
        }
        if(d==1)
        {
            duty-=5000;
        }
        if(duty>90000)
            d=1;
        if(duty<6000)
            d=0;
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}
```
三、测试
通过测试发现LED5从亮到暗，再从暗到亮，周期性变化，示波器的PWM03的波形占空比也是周期性的变化。
程序代码：[https://gitee.com/pandw/rt-thread-nuc980-pwm](https://gitee.com/pandw/rt-thread-nuc980-pwm)
视频：[https://www.bilibili.com/video/BV1iF411W7wp/](https://www.bilibili.com/video/BV1iF411W7wp/)
四、感想
使用RT-Thread操作系统进行操作真是非常简单，但是由于该操作系统可以用于多个设备，会使设备的个性化不是很完整，如NUC980的死区设置、单次操作在操作系统给的指令中体现不出来，这点还需要努力。