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ARM Cortex-M3脉宽调制器(PWM)与通用定时器
脉宽调制(PWM)是一项功能强大的技术,它是一种对模拟信号电平进行数字化编码的方法。在脉宽调制中使用高分辨率计数器来产生方波,并且可以通过调整方波的占空比来对模拟信号电平进行编码。PWM通常使用在开关电源(switching power)和电机控制中。
StellarisPWM模块由 3个 PWM发生器模块 1个控制模块组成。每个 PWM发生器模块包含1个定时器(16位递减或先递增后递减计数器),2个PWM比较器,PWM信号发生器,死区发生器和中断/ADC-触发选择器。而控制模块决定了PWM信号的极性,以及将哪个信号传递到管脚。
每个 PWM发生器模块产生两个PWM信号,这两个PWM信号可以是独立的信号(基于同一定时器因而频率相同的独立信号除外),plementary)信号。这些PWM发生模块的输出信号在传递到器件管脚之前由输出控制模块管理。
StellarisPWM模块具有极大的灵活性。它可以产生简单的PWM信号,如简易充电泵需要的信号;也可以产生带死区延迟的成对PWM信号,如供半-H桥(half-H bridge)驱动电路使用的信号。3个发生器模块也可产生3相反相器桥所需的完整6通道门控。
PWM定时器
每个PWM发生器的定时器都有两种工作模式:递减计数模式或先递增后递减计数模式。在递减计数模式中,定时器从装载值开始计数,计数到零时又返回到装载值并继续递减计数。在先递增后递减计数模式中,定时器从0开始往上计数,一直计数到装载值,然后从装载值递减到零,接着再递增到装载值,依此类推。通常,递减计数模式是用来产生左对齐或右对齐的PWM信号,而先递增后递减计数模式是用来产生中心对齐的PWM信号。
PWM定时器输出3个信号,这些信号在生成PWM信号的过程中使用:方向信号(在递减计数模式中,该信号始终为低电平,在先递增后递减计数模式中,则是在低高电平之间切换);当计数器计数值为0时,一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲;当计数器计数值等于装载值时,一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲。注:在递减计数模式中,零脉冲之后紧跟着一个装载脉冲。
PWM比较器
每个PWM发生器含两个比较器,用于监控计数器的值;当比较器的值与计数器的值相等时,比较器输出宽度为单时钟周期的高电平脉冲。在先递增后递减计数模式中,比较器在递增和递减计数时都要进行比较,因此必须通过计数器的方向信号来限定。这些限定脉冲在生成PWM信号的过程中使用。如果任一比较器的值大于计数器的装载值,则该比较器永远不会输出高电平脉冲。
PWM信号发生器
PWM发生器捕获这些脉冲(由方向信号来限定),并产生两个PWM信号。在递减计数模式中,能够影响PWM信号的事件有4个:零、装载、匹配A递减、匹配B递减。在先递增后递减计数模式中,能够影响PWM信号的事件有6个:零、装载、匹配A递减、匹配A递增、匹配B递减、匹配B递增。当匹配A或匹配B事件与零或装载事件重合时,它们可以被忽略。如果匹配A与匹配B事件重合,则第一个信号PWMA只根据匹配A事件生成,第二个信号PWMB只根据匹配B事件生成。
死区发生器
PWM发生器产生的两个PWM信号被传递到死区发生器。如果死区发生器禁能,则PWM信号只简单地通过该模块,而不会发生改变。如果死区发生器使能,则丢弃第二个PWM信号,并在第一个PWM信号基础上产生两个PWM信号。第一个输出PWM信号为带上升沿延迟的输入信号,延迟时间可编程。第二个输出PWM信号为输入信号的反相信号,在输入信号的下降沿和这个新信号的上升沿之间增加了可编程的延迟时间。
中断/ADC-触发选择器
PWM发生器还捕获相同的4个(或6个)计数器事件,并使用它们来产生中断或ADC触发信号。用户可以选择这些事件中的任一个或一组作为中断源;只要其中一个所选事件发生就会产生中断。此外,你也可以选择相同事件、不同事件、同组事件、不同组事件作为ADC触发源;只要其中一个所选事发生就会产生ADC触发脉冲。选择的事件不同,在PWM信号内产生中断或ADC触发的位置也不同。注:中断和ADC 触发都是基于原始(raw)事件的;而不考虑死区发生器在PWM信号边沿上产生的延迟。
同步方法
具有全局复位功能,该功能可同时复位PWM发生器中的任何或全部计数器。如果多个PWM发生器使用相同的计数器装载值来配置,那么可以保证PWM发生器也具有相同的计数值(这不表示PWM发生器必须在其同步之前被配置)。这样,通过那些信号边沿之间的已知关系可产生2个以上的PWM信号,因为计数器总是具有相同的值。
在PWM发生器中,要对计数器装载值和比较器匹配值进行更新有两种方法。一种是立即更新,计数器计数一到零就立即使用新值。由于要