x7第7章 S12脉宽调制模块及其应用实例.ppt

第7章S12脉宽调制模块及其应用实例，PWM模块结构配置和特性概述PWM模块寄存器和PWM模块设置基本应用实例智能车系统中的PWM模块应用，7.1 PWM模块概述，精确脉冲序列输出生成和D/A转换的有效手段，推送宽度模块(PWM)是工业控制和新家电产品PWM信号可以通过软件编程调整波形的工作周期、周期和相位，并可用于直流电动机调速、伺服电动机控制、D/A转换器等应用。例如，在电视遥控器部分，通常使用14位或16位PWM生成调谐电压。在无人驾驶汽车系统中，伺服电动机通常用于控制方向盘，伺服电动机的旋转角度与指定的PWM信号占空比相对应，每个占空比值与旋转角度相对应。PWM易于用于照明亮度调节、直流电动机速度控制等。MC9S12DG128主要通过两种方式生成PWM信号：输出比较功能和内置于单片机中的PWM模块实现。输出比较功能可以通过软件编程设置为输出所有脉冲信号，但是要消耗CPU资源并生成正确的脉冲序列并不容易。集成在单片机内部的PWM模块专为输出PWM信号而设计，几乎不占用CPU资源。7.2PWM模块概述，内置于MC9S12DG128微控制器的PWM模块框图，如图7.1所示。7.2PWM模块概述，如图7.1所示，MC9S12DG128的PWM模块具有8路8位独立PWM通道，每个PWM通道具有独立运行的8位脉冲计数器PWM CNT、两个比较寄存器PWMPER、PWMDTY等16-bit脉冲计数器PWM CNT通过每个寄存器的参数设置，还可以确定PWM波形输出周期和占空比，通过极性寄存器PWM轮询和对齐，选择寄存器PWMCAE来设置PWM波形输入的极性和对齐。包含8个具有可编程周期和工作周期的独立PWM通道的PWM模块概述：每个PWM通道都有单独的计数器。允许/禁止可编程PWM功能/通道；每个通道都可以软件选择PWM脉冲极性。具有双缓冲区的周期和负载周期寄存器在达到有效周期结束(PWM到达0)或通道被禁止时应用修正值。每个通道可编程中心对齐或左对齐输出；8位通道或4个16位通道PWM分辨率；4个时钟源(a、b、SA和SB)提供宽带频率。可编程时钟选择逻辑；紧急关闭。7.3PWM模块寄存器和设置、用于MC9S12DG128的PWM模块包括PWM测试寄存器(PWMTST)、PWM预分频计数寄存器(PWMPRSC)、PWM比例系数a计数寄存器(PWMSCNTA)和PWM比例系数b计数寄存器(、7.3PWM模块寄存器和设置、7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.1PWM允许寄存器、与PWM允许寄存器(PWME)中的每个控制位相对应的PWM通道可以通过设置相应的控制位来启动或停止PWM信号输出。如果其中一个PWMEx位设置为位(PWMEx=1)，则相应的PWM信号将生成输出。但是，这是因为PWMEx必须与时钟源同步，直到PWM模块时钟的下一个周期到来，才能输出正确的PWM波形。如果8个8位PWM通道通过两个级联配置4个16位PWM通道，则PWME1、PWME3、PWME5和PWME7将控制4个16位PWM通道，其他控制位无效，如图7.2所示。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.1PWM允许寄存器，读取：随时；写作：任何时刻。Pwme 7:允许PWM通道7。允许PWM通道7输出1；0禁止PWM通道7输出。Pwme 6:允许PWM通道6。如果为1，则允许PWM通道6输出；如果CON67=1，则位无效。0禁止PWM通道6输出。Pwme 5:允许PWM通道5。允许PWM通道5输出1；0禁止PWM通道5输出。Pwm E4:允许Pwm通道4。如果为1，则允许PWM通道4输出；如果CON45=1，则位无效。0禁止PWM通道4输出。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.1PWM允许寄存器，PWM E3:允许PWM通道3。允许PWM通道3输出1；0禁止PWM通道3输出。Pwme 2:允许PWM通道2。如果为1，则允许PWM通道2输出；如果CON23=1，则此位无效；0禁止PWM通道2输出。Pwme 1:允许PWM通道1。1表示允许PWM通道1输出。0禁止PWM通道1输出。Pwm E0:允许Pwm通道0。1，允许PWM通道0输出；如果CON01=1，则位无效。0禁止PWM通道0输出。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.2PWM极性寄存器、每个PWM通道波形开始的极性由PWM轮询寄存器中相应的PPOLx位确定，如果极性选择位为1，并且周期开始时PWM通道输出较高，则通道计数器值等于占空比值时将翻转到较低的级别；相反，如果极性选择位为0，周期开始时PWM通道输出为低级别，则通道计数器值等于占空比值时反转到高级别，并且PWM极性寄存器(PWMPolarityRegister，PWMPOL)如图7.3所示。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.2PWM极性寄存器，读取：任意时刻；写作：任何时刻。注：PPOLx寄存器的位可以随时写入。如果PWM信号生成时极性发生变化，则在转换过程中输出脉冲可能被截断或扩展。Pp olx: PWM通道x输出波形极性。1=PWM通道x循环开始时的高输出级别，达到负载循环值时反转到低级别；0=PWM通道x在循环开始时输出低级别，达到负载循环值时反转到高级别。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.3PWM时钟选择寄存器、每个PWM通道2个时钟可以选择为该通道的时钟源。如图7.4所示，PWM时钟选择寄存器(PWMClockSelectRegister，PWMCLK)。阅读：随时；写作：任何时刻。注：PCLKx寄存器的位可以随时写入。如果PWM信号生成时极性发生变化，则在转换过程中输出脉冲可能被截断或扩展。Pclk 7、PCLK6、PCLK3、pclk 2: PWM通道7、6、3、2时钟选择位。1表示将ClockSB用作其通道时间源。0表示将ClockB用作其通道时间源。Pclk 5、PCLK4、PCLK1、pclk 0: PWM通道5、4、1、0时钟选择位。1表示将ClockSA用作其通道时间源。0表示ClockA用作其通道时间源。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.3PWM时钟选择寄存器、PWM时钟选择方框图图7.5所示，PWM模块具有总线时钟中的四个时钟源：ClockA、ClockB、ClockSA和ClockSB。分频系数由PWM预分频时钟选择寄存器(PWMPRCLK)的位2到位0或位6到位4确定(参见图7.6)，关于PWM预分频时钟选择寄存器的介绍见7.3.4节。ClockSA通过PWM缩放系数寄存器A(PWMSCLA)从clock中重新拆分，ClockSB通过PWM缩放系数寄存器B(PWMSCLB)重新拆分，有关PWM缩放系数寄存器A和PWM缩放系数寄存器B的说明，请参阅第7.3.7和7.3.8节。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.3PWM时钟选择寄存器、7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.4PWM预拆分时钟选择寄存器、PWM预拆分时钟选择寄存器(PWMPrescaleClockSelectRegister、PWMPRCLK)阅读：随时；写作：任何时刻。注：PWMPRCLK寄存器的位可以随时写入。如果PWM信号生成时极性发生变化，则在转换过程中输出脉冲可能被截断或扩展。Pckb2至pckb0:选择clock b预分频系数。Clock是两个时钟源之一，可用作确定ClockB频率的通道2、3、6或7，如表7.2所示。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.4PWM预分频时钟选择寄存器、7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.4PWM预分频时钟选择寄存器、pcka2到pcka0:选择块a预分频系数。Clock是两个时钟源之一，可用作确定ClockA频率的通道0、1、4或5，如表7.3所示。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.5PWM中央对齐允许寄存器，PWM中央对齐允许寄存器(如图7.7所示)包含8个控制位。用于将相应的PWM通道输出波形控制为中央对齐输出或左对齐输出。如果CAEx=1，则相应的PWM通道输出波形将居中对齐。如果CAEX=0，则相应的PWM通道输出波形为左对齐。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.5PWM中央对齐允许寄存器，PWM中央对齐允许寄存器(如图7.7所示)包含8个控制位。用于将相应的PWM通道输出波形控制为中央对齐输出或左对齐输出。如果CAEx=1，则相应的PWM通道输出波形将居中对齐。如果CAEX=0，则相应的PWM通道输出波形为左对齐。注意：只有在该通道禁止输出的情况下，才能设置寄存器。SAEx:通道x中央对齐输出。值为1时，通道x输出波形居中对齐。值为0时，通道x输出波形居中左对齐。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.5PWM中央对齐允许寄存器、PWM左对齐输出波形图7.8。使用左对齐格式输出时，8位计数器只能相加。计数器加计达到在占空比寄存器中设置的值时，PWM通道输出波形发生变化。计数器相加达到周期寄存器中设置的数值时，重置计数器，更改输出波形级别，然后将占空比和周期寄存器的数值读回到下一个计数引用。有关PWM通道数寄存器简介，请参阅第7.3.9节，有关PWM通道周期寄存器简介，请参阅第7.3.10节，有关PWM通道占空比寄存器简介，请参阅第7.3.11节。7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.5PWM中央对齐允许寄存器、PWM中央对齐输出波形图7.9。使用居中对齐格式输出时，8位计数器可同时用作加法和减法计算。计数器加计达到在占空比寄存器中设置的值时，PWM通道输出波形发生变化。计数器加到周期寄存器中设置的数值后，计数器从加法变为减法计数。如果计数器减回到负载周期寄存器中的数值，PWM通道输出波形将再次更改。如果计数器中的数值减少到0，则计数器再次成为相加计数器，重新读取占空比和周期寄存器中的数值，并用作下一个计数引用。如图7.10所示，7.3PWM模块寄存器和设置，PWM控制寄存器(PWMControlRegister、PWMCTL)包含8个转换完成标志。此寄存器用于PWM模块的各种控制，包括将一对8位PWM通道级联到16位通道的四个级联控制位。如果通道6和通道7级联，则通道6的寄存器在16位寄存器中为高8位字节。如果通道4和通道5级联，则通道4的寄存器在16位寄存器中为高8位字节。如果通道2和通道3级联，则通道2的寄存器在16位寄存器中为高8位字节。如果通道0和通道1级联，则通道0的寄存器在16位寄存器中为高8位字节。阅读：随时；写作：任何时刻。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.6PWM控制寄存器，注意：仅当需要级联的两个通道都禁止输出时，才能设置寄存器的相应控制位。CON67:通道6，通道7级联。1表示8位PWM通道6、7级联形成16位PWM通道。通道6为高8位字节，通道7为低8位字节，通道7输出针为16位PWM输出(端口PWMP的位7)，通道7时钟为控制位，极性控制位，通过输出控制位，中央对齐允许位有效。通道6对应的寄存器控制位无效。0表示通道6，7为两个单独的8位PWM通道。CON45:通道4，通道5级联。1表示8位PWM通道4、5形成16位PWM通道。通道4是高8位字节，通道5是低8位字节，通道5输出针是16位PWM输出(端口PWMP的位5)，通道5时钟是控制位，极性控制位，通过输出控制位，中央对齐允许位有效。通道4对应的寄存器控制位无效。0表示通道4，5为两个单独的8位PWM通道。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.6PWM控制寄存器，CON23:通道2，通道3级联。1表示8位PWM通道2，3级联形成16位PWM通道。通道2为高8位字节，通道3为低8位字节，通道3输出针为16位PWM输出(端口PWMP上的位3)，通道3上的时钟选择控制位，极性控制位，通过输出控制位，中央对齐允许位有效。通道2对应的寄存器控制位无效。0表示通道2，3为两个单独的8位PWM通道。CON01:通道0，通道1级联。1表示8位PWM通道0，1级联形成16位PWM通道。通道0为高8位字节，通道1为低8位字节，通道1输出针为16位PWM输出(端口PWMP的位1)，通道1的时钟选择控制位，极性控制位，通过输出控制位，中央对齐允许位有效。通道0对应的寄存器控制位无效。0表示通道0，1，表示两个单独的8位PWM通道。如果需要7.3PWM模块寄存器和设置、7.3.6PWM控制寄存器、更好的PWM输出精度，可以将两个8位PWM通道级联配置为一个16位PWM通道，如图7.11所示。请注意，如果需要级联的两个通道中有当前正在工作的通道，则必须先禁止该操作，然后再级联。表7.4总结了级联模式的控制寄存器。7.3PWM模块寄存器和设置，7.3.6PWM控制寄存器，PSWAI:待机模式