【Avnet | NXP FRDM-MCXN947试用活动】定时器的PWM输出

qintian0303

       本设备配备有两个PWM模块实例——PWM0与PWM1，遗憾的是，这两个实例均不支持NanoEdge放置功能。不过，通过精密的抖动处理技术，我们依然能够实现细腻的边缘控制效果。值得注意的是，本设备仅采用了PWMn_EXTA输入端口，而PWMn_EXTB输入端口则未被使用。PWM模块内部嵌有多个PWM子模块，每个子模块均可独立操控一个半桥功率级，为用户提供强大的故障通道支持。该模块能够生成多样化的开关模式，即便是高度复杂的波形也不在话下，因此，它无疑是控制各类开关电源（SMPS）拓扑结构的理想之选。

PWM的特点如下：
       •用于中心、边缘对齐和不对称PWM的16位分辨率
       •当精细边缘放置不可用时，抖动以模拟增强的分辨率
       •可以作为互补对或独立通道运行的PWM输出
       •能够接受PWM生成的带符号数字
       •独立控制每个PWM输出的两个边沿
       •持与外部硬件或其他PWM同步
       •双缓冲PWM寄存器
              —从1到16的整体重新加载速率
              —半周期重新加载能力
       •每个PWM周期可以通过硬件生成多个输出触发事件
       •支持双开关PWM输出
       •可以将故障输入分配给控制多个PWM输出
       •用于故障输入的可编程滤波器
       •独立可编程PWM输出极性
       •独立的顶部和底部死区插入
       •每个互补对可以使用其自己的PWM频率和死区时间值进行操作
       •每个PWM输出的单独软件控制
       •所有输出都可以编程为通过FORCE_OUT事件同时改变
       •PWM_X引脚可以选择性地从每个子模块输出第三PWM信号
       •未用于PWM生成的通道可用于缓冲输出比较功能和输入捕获功能
       •增强的双边缘捕获功能

我们实验测试一下：
       本开发板载的是MCX N947，封装为184VFBGA，采用M33内核，主频可以达到150MHz，
配置工具添加外设：

时钟配置：
       打开例程对应的时钟配置如下：

       主频为150MHz，PRO_HF为48M，通过测试可以得知定时器所用的高频时钟为48M。
引脚配置：

       例程中使用的是P0_10作为PWM输出引脚，该引脚同时是LED的控制引脚。

一、设置PWM功能流程（在例程中添加一路PWM输出）
       1、配置系统时钟

1. /* attach FRO 12M to FLEXCOMM4 (debug console) */
   
2.     CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivFlexcom4Clk, 1u);
   
3.     CLOCK_AttachClk(BOARD_DEBUG_UART_CLK_ATTACH);
   
4. 
   
5.     /* Use FRO HF clock for some of the Ctimers */
   
6.     CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivCtimer0Clk, 1u);
   
7.     CLOCK_AttachClk(kFRO_HF_to_CTIMER0);

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2、配置引脚
       打开配置工具的查看引脚功能，P0_10配置为CTIMER0的PWM通道1；

       来到代码中可以看到如下初始化：

1. /* Enables the clock for PORT0 controller: Enables clock */
   
2.     CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Port0);
   
3.    
   
4.     const port_pin_config_t LED_RED = {/* Internal pull-up/down resistor is disabled */
   
5.                                        kPORT_PullDisable,
   
6.                                        /* Low internal pull resistor value is selected. */
   
7.                                        kPORT_LowPullResistor,
   
8.                                        /* Fast slew rate is configured */
   
9.                                        kPORT_FastSlewRate,
   
10.                                        /* Passive input filter is disabled */
    
11.                                        kPORT_PassiveFilterDisable,
    
12.                                        /* Open drain output is disabled */
    
13.                                        kPORT_OpenDrainDisable,
    
14.                                        /* Low drive strength is configured */
    
15.                                        kPORT_LowDriveStrength,
    
16.                                        /* Pin is configured as CT0_MAT0 */
    
17.                                        kPORT_MuxAlt4,
    
18.                                        /* Digital input enabled */
    
19.                                        kPORT_InputBufferEnable,
    
20.                                        /* Digital input is not inverted */
    
21.                                        kPORT_InputNormal,
    
22.                                        /* Pin Control Register fields [15:0] are not locked */
    
23.                                        kPORT_UnlockRegister};
    
24.     /* PORT0_10 (pin B12) is configured as CT0_MAT0 */
    
25.     PORT_SetPinConfig(BOARD_INITPINS_LED_RED_PORT, BOARD_INITPINS_LED_RED_PIN, &LED_RED);
    
26. 
    
27.     /* PORT0_11 (pin B11) is configured as CT0_MAT1 */
    
28.     PORT_SetPinMux(PORT0, 11U, kPORT_MuxAlt4);
    
29. 
    
30.     PORT0->PCR[11] = ((PORT0->PCR[11] &
    
31.                        /* Mask bits to zero which are setting */
    
32.                        (~(PORT_PCR_IBE_MASK)))
    
33. 
    
34.                       /* Input Buffer Enable: Enables. */
    
35.                       | PORT_PCR_IBE(PCR_IBE_ibe1));

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3、配置定时器及通道
       板级的初始化已经完成，我们需要通过将我们添加的引脚与对应的定时器添加上。

1. /* Get the PWM period match value and pulse width match value of 20Khz PWM signal with 20% dutycycle */
   
2.     CTIMER_GetPwmPeriodValue(20000, 20, timerClock);
   
3.     CTIMER_SetupPwmPeriod(CTIMER, kCTIMER_Match_3, kCTIMER_Match_0, g_pwmPeriod, g_pulsePeriod, false);
   
4.     CTIMER_GetPwmPeriodValue(20000, 50, timerClock);
   
5.     CTIMER_SetupPwmPeriod(CTIMER, kCTIMER_Match_2, kCTIMER_Match_1, g_pwmPeriod, g_pulsePeriod , false);
   
6.     CTIMER_StartTimer(CTIMER);

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      测试结果正常。
       以上为NXP提供的例程中的Ctimer的PWM输出的例子，咱们将在一个空白的工程从0开始创建PWM输出。
二、从零配置Ctimer的PWM输出
1、添加外设

       点击“Peripheral drivers”旁边的“+”，选择“Ctimer”，最后确定创建一个外设；

       想要得到PWM，分别需要配置定时器和通道信息；

       我们看到了一个警告信息，定时器通道没有关联对应的引脚，这种情况我们可以通右键这个警告信息，可以快速进行问题处理：

       选择想要关联的引脚就可以了，非常方便。
       没有错误以及警告后，更新源代码就可以了，到这里我们就创建了新的外设，以及相关的引脚配置。
2、在主程序中填写如下代码：

1. srcClock_Hz = CLOCK_GetCTimerClkFreq(0U);
   
2.     PRINTF("srcClock_Hz: %d\n",srcClock_Hz);
   
3.     timerClock = 2000000;
   
4.     /* Get the PWM period match value and pulse width match value of 20Khz PWM signal with 20% dutycycle */
   
5.     CTIMER_GetPwmPeriodValue(20000, 20, timerClock);
   
6.     CTIMER_SetupPwmPeriod(CTIMER0, kCTIMER_Match_3, kCTIMER_Match_0, g_pwmPeriod, g_pulsePeriod, false);
   
7.     CTIMER_StartTimer(CTIMER0);

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      单路PWM输出效果如下：

       在本次的CTimer产生PWM的测试中，主要关注的数据是定时器中的prescaler参数(实际)，PWM的pwmPeriod和pulsePeriod，其中定时器中的prescaler要设定的远大于pwmPeriod，理论上越大精度越高。三者关系如下：

1. timerClock_Hz = srcClock_Hz/(prescaler + 1U);
   
2. /* Calculate PWM period match value */
   
3. pwmPeriod = (timerClock_Hz / pwmFreqHz) - 1U;
   
4. 
   
5. /* Calculate pulse width match value */
   
6. pulsePeriod = (pwmPeriod + 1U) * (100 - dutyCyclePercent) / 100;

复制代码

接下来再加一路：

       添加代码如下：

1. CTIMER_GetPwmPeriodValue(20000, 50, timerClock);
   
2. CTIMER_SetupPwmPeriod(CTIMER0, kCTIMER_Match_2, kCTIMER_Match_1, g_pwmPeriod, g_pulsePeriod, f

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      注意两路的的目标频率要一致。
       效果如下：

       这里可以看到Ctimer输出的双路是边沿对齐的，也无法设置。

三、从零配置SCtimer的PWM输出
       创建组件：

       定时器基础配置：

       需要配置的内容不多，只要配置时钟就好；
       通道配置：

       可以看到配置你想要的若干通道，在这里遇到了两个问题，一个是配置SCTIMER out 0时连接到P1_4引脚无输出，连接到P2_2则输出正常；另一个就是上图的感叹号问题，要求PWM信号必须被分配到一个初始化的状态，可是并没有相关设置项，我们带着问题进行“更新源代码”，可以看到初始化内容（"peripherals.C"）中：

1. const sctimer_config_t SCT0_initConfig = {
   
2.   .enableCounterUnify = true,
   
3.   .clockMode = kSCTIMER_System_ClockMode,
   
4.   .clockSelect = kSCTIMER_Clock_On_Rise_Input_0,
   
5.   .enableBidirection_l = false,
   
6.   .enableBidirection_h = false,
   
7.   .prescale_l = 0U,
   
8.   .prescale_h = 0U,
   
9.   .outInitState = (uint8_t)(SCT0_OUTPUT_1 | SCT0_OUTPUT_3),
   
10.   .inputsync = 0U
    
11. };
    
12. const sctimer_pwm_signal_param_t SCT0_pwmSignalsConfig[2] = {
    
13.   {
    
14.     .output = kSCTIMER_Out_0,
    
15.     .level = kSCTIMER_HighTrue,
    
16.     .dutyCyclePercent = 50U
    
17.   },
    
18.   {
    
19.     .output = kSCTIMER_Out_1,
    
20.     .level = kSCTIMER_LowTrue,
    
21.     .dutyCyclePercent = 20U
    
22.   }
    
23. };
    
24. uint32_t SCT0_pwmEvent[2];
    
25. 
    
26. static void SCT0_init(void) {
    
27.   SCTIMER_Init(SCT0_PERIPHERAL, &SCT0_initConfig);
    
28.   /* Initialization of state 0 */
    
29.   SCTIMER_SetupPwm(SCT0_PERIPHERAL, &SCT0_pwmSignalsConfig[0], kSCTIMER_EdgeAlignedPwm, 20000U, SCT0_CLOCK_FREQ, &SCT0_pwmEvent[0]);
    
30.   SCTIMER_StartTimer(SCT0_PERIPHERAL, kSCTIMER_Counter_U);
    
31. }

复制代码

      发现相关配置文件已经创建，只是在初始化（SCT0_init(void)）中未对有问题的通达进行初始化配置，我们可以通过在外面添加相应的SCTIMER_SetupPwm（）重新配置对应的PWM通道。
       接下来我们在外部进行对PWM通道进行从新配置：

1. sctimer_config_t sctimerInfo;
   
2. sctimer_pwm_signal_param_t pwmParam;
   
3. uint32_t sctimerClock;
   
4. uint32_t event;
   
5. 
   
6. sctimerClock = CLOCK_GetFreq(kCLOCK_BusClk);
   
7. SCTIMER_GetDefaultConfig(&sctimerInfo);
   
8. SCTIMER_Init(SCT0, &sctimerInfo);
   
9. 
   
10.     /* Configure first PWM with frequency 24kHZ from first output */
    
11.     pwmParam.output           = kSCTIMER_Out_0;
    
12.     pwmParam.level            = kSCTIMER_HighTrue;
    
13.     pwmParam.dutyCyclePercent = 50;
    
14.     if (SCTIMER_SetupPwm(SCT0, &pwmParam, kSCTIMER_CenterAlignedPwm, 20000U, sctimerClock, &event) == kStatus_Fail)
    
15.     {
    
16.     return -1;
    
17.     }
    
18. 
    
19.     /* Configure second PWM with different duty cycle but same frequency as before */
    
20.     pwmParam.output           = kSCTIMER_Out_1;
    
21.     pwmParam.level            = kSCTIMER_HighTrue;
    
22.     pwmParam.dutyCyclePercent = 20;
    
23.     if (SCTIMER_SetupPwm(SCT0, &pwmParam, kSCTIMER_CenterAlignedPwm, 20000U, sctimerClock, &event) == kStatus_Fail)
    
24.     {
    
25.     return -1;
    
26.     }
    
27. 
    
28.     SCTIMER_StartTimer(SCT0, kSCTIMER_Counter_U);

复制代码

      效果如下：

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很详细啊