ARM嵌入式学习--第八天（PWM）

PWM

-PWM介绍

PWM （pulse Width Modulation）简称脉宽调制 ，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制 的一种非常有效的技术，广泛应用在测量，通信，工控等方面

PWM的频率

是指在1秒钟内 ，信号从高电平到低电平在回到高电平的次数 ，也就是说1秒钟PWM有多少个周期 ，单位HZ

PWM的周期

T=1/f，T是周期，f是频率 ，即如果频率为50HZ ，也就是说一个周期是20ms ，那么1秒钟就有50个PWM周期

占空比

是一个脉冲周期 内，高电平的时间 与整个周期时间的比例（0%~100%）

总结

1.脉冲周期（T），单位是时间，比如纳秒（ns），微秒（us），毫秒（ms）等

2.脉冲频率（f），单位是HZ，KHZ等，与脉冲周期成倒数关系 ，f=1/T

3.脉冲宽度（W），简称"脉宽"，是脉冲高电平持续的时间 ，单位是时间

4.占空比（D），脉宽除以脉冲周期的值 ，百分比表示 ，比如50%，也常有小数或分数表示的，比如0.5或1/2

以上之间的关系如图所列的公式：

-PWM的工作原理分析（IMX6ull）

脉宽调制 （PWM）有一个16位计数器， 经过优化，可以从存储的样本音频图像中生成声音 ，还可以生成音调 ，它使用16位分辨率 （指的就是16位计数器 ）4 x 16数据FIF0[缓存]

工作原理

PWM的输出是一个切换信号 ，其频率和占空比可以通过编程相应的寄存器来调制 ，它有一个16位向上计数器 ，从0x0000开始计数，直到计数器值等于 PWM_PR+1,匹配发生后，计数器重置为0x0000（PWM_PR是周期寄存器）

在计数周期的开始 ，PWM0引脚设置为1 （默认），计数器从0x0000开始向上计数，采样值在采样 FIF0中，它的值在每个时钟周期和计数器的值比较 ，当采样值和计数器匹配 时，PWM0信号被清除为 0（默认），计数器继续计数，直到周期匹配发生，随后另一个周期开始

当PWM被启用时 ，计数器开始运行 ，并使用周期和采样寄存器中的重置值生成输出 ，建议在启用PWM之前完成这些寄存器的编程

硬件复位****导致所有PWM计数和采样寄存器被清除 ，FIF0被刷新，控制寄存器显示FIF0为空，可以写入，PWM被禁用 ，软件复位 具有相同的结果，但是控制寄存器中DBGEN,STOPEN,DOZEN和WAITEN位的状态不受影响，只有PWM处于禁用状态，才可以进行软件复位

FIF0

数字采样值可以作为16位字加载到脉冲调制器中 ，可以使用控制器的BCTR和HCTR位来改变字节序，4字（16位）FIF0最大限度地减少了中断开销。当数据字的数量低于控制寄存器的FWM字段设置的水位时 ，会产生可屏蔽中断。

如果FIF0未满 ，对PWM_SAR采样寄存器的写入会导致该值被存储到FIF0中，FIF0已满时的写入会设置状态寄存器中的FWE（FIF0写入错误）位 ，并且FIF0内容保持不变，FIF0可以随时写入，但只有在启用PWM时，才能读取 ，PWM_SR[FIF0AV]字段显示FIF0中当前包含多少数据字以及是否可以写入

-PWM重点寄存器介绍

PWM Control Register (PWMx_PWMCR)

PWM Counter Register (PWMx_PWMCNR)

只读脉冲宽度调制器计数器寄存器 （PWM_PWMCNR）包含当前计数值，可以随时读取而不会干扰计数器

PWM Period Register（PWMx_PWMPR）

PWM周期寄存器 （PWM_PWMPR）确定PWM输出信号的周期，计时器值匹配PERIOD+1后，计数器复位以开始另一个周期（ PWMO[Hz] = PLCK[Hz]/period+2**）**

( 由于写入PWM_PWMPR导致的周期值的变化会导致计数器重置为零并开始新的计数周期**)**

PWM Sample Register（PWMx_PWMSAR）

PWM采样寄存器 （PWM_PWMSAR）是FIF0的输入，16位字被加载带FIF0的输入 。FIF0可以随时写入 ，但只有启用PWM时才能读取

-PWM驱动蜂鸣器

原理图分析

原理图通过GPIO_9这个IO来控制蜂鸣器，当GPIO_9输出低电平 的时蜂鸣器发声。设置GPIO1_9的MUX mod为PWM的工作模式，不同的占宽比让蜂鸣器发出的响声不一样

编程思路

1.使能GPIO和PWM时钟信号

2.管脚设置为PWM功能模式

3.复位PWM控制器

4.选择时钟信号确定PWM的输入时钟信号

5.设置PWM周期值和采样值

6.开启PWM，然后延时一段时间，最后关闭PWM

示例代码

pwm.c

cs 复制代码

#include  "pwm.h"

void pwm_gpio_init(){
    //开启时钟
    CCM_CCGR1 |= (0x3 << 26);
    // 设置复用器
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO09 &=~(0xf<<0);
    //设置方向
    GPIO1->GDIR |= (0x1<<9);
}

//pwm的初始化
void pwm_init(){
    //开启时钟
    CCM->CCGR4 |= (0x3 << 18);
    //禁用PWM
    PWM2->PWMCR &= ~(0x1 <<0);
    //软件复位
    PWM2->PWMCR |= (0x1<<3);
    while (PWM2->PWMCR & (0x1 << 3)){
    }
    //选择时钟源
    PWM2->PWMCR &= ~(0x3<<16);
    PWM2->PWMCR |= (0x1 << 16);
    // 设置pwm的时钟分频器
    PWM2->PWMCR &= ~(0xfff << 4);
    PWM2->PWMCR |= (0x41 << 4);
    //设置周期
    PWM2->PWMPR = PERIOD - 2;
}

//打开PWM
void pwm_on(){
    // 使能pwm
    PWM2->PWMCR |= (0x1 << 0);
}

//关闭PWM
void pwm_off(){
    // 关闭pwm
    PWM2->PWMCR &= ~(0x1 << 0);
}

// 设置采样值
void pwm_set_sample_val(int val){
    PWM2->PWMSAR = val;
}

//测试
void pwm_test(){
    pwm_gpio_init();
    pwm_init();
    pwm_on();
    int i=0;
    for(;i<=10;i++){
        pwm_set_sample_val(i*100);
        gpt_delay_mseconds(500);
    }
    pwm_off();
}

pwm.h

cs 复制代码

#ifndef __PWM_HEAD_
#define __PWM_HEAD_

#include "../../include/imx6ull.h"
#include "../driver/gpt/gpt.h"
#include <stdio.h> 

#define PERIOD 1000

extern void pwm_test();
#endif