【经验】8位MCU EFM8SB2如何输出周期和占空比可变的PWM波形
PWM技术在调光、调温，DC-DC电源、充电器恒流恒压充电等等方面都有极为广泛的应用,正是因为其应用如此之广，几乎所有MCU都会在片内集成PWM的输出功能。PWM技术实现了用数字形式来表示模拟值的功能，从而使原本需要复杂电路的实现变得简单，同时也降低了成本。
SILICON LABS公司的EFM8SB2系列C8051单片机，除了它优越的低功耗技术以及低功耗模式下极短的唤醒时间（2us）之外，其片内也集成了一个PCA可编程计数器阵列，PCA模块可以配置成PWM输出模式，而且有多种模式来适应不同的应用需求，本文提炼了PCA模块寄存器的配置方法，让读者对EFM8SB2系列8位MCUPWM输出的配置有一个清晰的了解。
1、PCA模块简介：
PCA的结构（如上图）：
一个16位PCA0计数器/定时器(PCA0H/L)，时钟频率可以配置；6个可单独配置的16位捕捉/比较模块(PCA0CPH/Ln)；每个捕捉/比较模块有独立的引脚CEXn。读PCA0L自动锁存PCA0H到一个快照寄存器；下一次读PCA0H就是读快照寄存器的值，这样能保证单次读到的数据的一致性。
2、配置PWM输出：
每个模块的输出引脚CEXn，每隔2N个PCA时钟周期触发一个边沿转换（N是PWM波形的周期位宽）。有两个边沿分别叫做“匹配边沿”和“溢出边沿”。匹配边沿设置通道为逻辑高，溢出边沿设置通道为逻辑低。
匹配边沿定义：PCA0H/L与PCA0CPH/Ln的低N位相应位匹配。比如在10位PWM模式下，PCA0CPH/Ln的9-0位匹配PCA0的计数器的9-0位。
溢出边沿定义：PCA0H/L在周期位宽处溢出。比如在10位PWM模式下，PCA0H/L的bit9-0从0x3FF到全0x00时，发生溢出边沿。
注意：输出脚的极性可通过PCA0POL寄存器来翻转，但并不是每个型号的MCU都有，具体需要查看手册。
注意：对于一个给定的PWM周期，PCA0计数器和PCA0CPn没有被用到的高位被忽略，只有PCA0CPn中被使用到的位用来决定占空比。
注意：清零PCA0CPMn的ECOM位可以得到占空比为0%的波形。这会除能比较功能，从而阻止匹配边沿的发生。
3、PWM周期和占空比的计算公式
从上面的讲解，可以推算出PWM的周期和占空比的计算公式如下：
(N是PWM波形的周期位宽, 详见下文；PCA0时钟频率由PCA0MD寄存器中的CPS字段来选择)
注意: 不能直接用软件PCA0CPH/Ln寄存器的值来调节占空比。详见下文。
输出的频率取决于PCA计数器/定时器的时基，以及PWM周期的设置（8-11位）。为了向后兼容其他设备上的8位PWM模式，8位PWM模式的操作跟9-11位PWM模式的操作有一些细小的差别，下文会有详细说明。
重要：配置成8-11位PWM模式的通道具有相同的周期长度（不能一个通道配置8位PWM模式，另一个通道配置成11位模式）。但是其他通道仍旧可以配置成引脚捕捉，高速输出，软件定时器，频率输出，16位PWM模式。
4、不同的PWM模式
8位PWM模式：8位PWM模式中，占空比由PCA0CPLn寄存来决定。调节占空比的时候，PCA0CPLn寄存器不能直接写。调节占空比的正确的方式是PCA0CPHn寄存器，也就是高字节的寄存器。因为在溢出边沿发生时，PCA0CPLn的值会被PCA0CPHn自动重装载。置位PCA0CPMn寄存器的PWM位和ECOM位，设置PCA0PWM寄存器的CLSEL字段为00b，就使能8位PWM模式。如果MATn位置位，那么每次匹配边沿发生时，模块的CCFn标志位会置位。PCA0PWM寄存器的COVF位可以用来检测溢出（下降沿），每256个PCA时钟周期发生一次。
9-11位PWM模式：在9-11位PWM模式中，占空比由PCA0CPn的低N位决定，N是PWM波形的周期位宽。要调节占空比，不能直接写PCA0CPn寄存器，正确的方式是写“自动重装载”寄存器，它是被双映射（dual-mapped）到PCA0CPHn 和PCA0CPLn 寄存器的位置。当PCA0PWM寄存器中的ARSEL位置位的时候，访问的就是“自动重装载”寄存器，否则访问的就是捕捉/比较寄存器。当溢出边沿（边沿对齐模式）或UP边沿（中心对齐模式）发生时，PCA0CPn寄存器会被“自动重装载”寄存器覆盖。置位PCA0CPMn寄存器的PWM位和ECOM位，设置PCA0PWM寄存器的CLSEL字段为需要的值，使能9-11位PWM模式。如果MATn位置位，那么每次匹配边沿发生时，模块的CCFn标志位会置位。PCA0PWM寄存器的COVF位可以用来检测溢出或者下降沿。
重要：的写16位PCA0CPn时候，应该先写低字节。写PCA0CPLn的时候，会清除ECOMn位，写PCA0CPHn的时候会置位ECOMn
16位PWM模式：PCA可以配置成16位PWM模式。16位PWM独立于其他PWM模式。全部PCA0CPn用来决定占空比。要输出变化的占空比，写新的值的时候应该是同步到PCA的CCFn匹配标志位，以此来保证无缝更新。置位PCA0CPMn寄存器的ECOM位，PWM位，PWM16位，就可以配置成16位PWM模式。要输出可变占空比，ECCF和MAT位需要置位，以此来帮助同步写捕捉/比较寄存器。如果MAT位置位，模块的CCF表示在每次匹配边沿发生时置位。PCA0CN0寄存器的CF标志位可以被用来检测溢出。
重要: 写16位PCA0捕捉/比较寄存器时，低字节先写。写PCA0CPLn的时候，会清除ECOMn位，写PCA0CPHn的时候会置位ECOMn。
以上就是EFM8SB2系列单片配置PWM模式需要了解的所有内容，只要看懂了就能很容易把PWM应用于不同的设备。
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SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
|
Internal Osc.
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Dig I/O Pins
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ADC 1
|
Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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PCA Channels
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DAC
|
Comparators
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UART
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SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
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EMIF
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CAN
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LIN
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VREF
|
Debug Interface
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C8051F392-A-GM
|
8位MCU
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C8051F39x Small Form Factor
|
50
|
16
|
1
|
1.8
|
3.6
|
QFN20
|
4x4
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±2
|
17
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10-bit, 16-ch., 500 ksps
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Temp Sensor
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6
|
3
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10-bit, 2-ch.
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1
|
1
|
1
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2
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0
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0
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0
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0
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VREF
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C2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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SILICON LABS EFM8 Sleepy Bee 8-bit Microcontrollers选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25MHz Frequency,2~64kB Flash,0.25~4kB RAM等参数进行选型
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产品型号
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品类
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MCU Core
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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PCA Channels
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Comparators
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UART
|
SPI
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I2C
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HS I2C Slave
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I2S
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EMIF
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CAN
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LIN
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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VREF
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Debug Interface
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Temperature Range (ºC)
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EFM8SB10F8G-QFN20
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Microcontroller
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8051
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25
|
8
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0.5
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16
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12-bit, 9-ch.
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Temp Sensor
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4
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3
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1
|
1
|
1
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1
|
0
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0
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0
|
0
|
0
|
1.8
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3.6
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QFN20
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3x3
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±2
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VREF
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C2
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-40 to 85
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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电子商城
现货市场
服务
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
提交需求>
定制水冷板尺寸30*30mm~1000*1000 mm，厚度1mm~50mm，散热能力最高50KW，承压可达3MPA；液冷机箱散热能力达500W~100KW。项目单次采购额需满足1万元以上，或年需求5万元以上。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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