【经验】武汉芯源CW32系列MCU PWM输出功能指南

脉冲宽度调制(PWM)，即“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是在数字电路中达到模拟输出效果的一种手段，常见应用电机调速，照明灯调光等。在MCU中，主要通过定时器单元来时实现PWM输出，以CW32L083VxTx为例，LPTIM，GTIM，ATIM都可以输出PWM信号。

低功耗寄存器（LPTIM）中，LPTIM在连续模式下可以输出PWM波，在单次模式下可以输出单脉冲波或单次置位波形。连续模式下输出PWM波的周期和占空比由自动重载寄存器LPTIM_ARR和比较寄存器LPTIM_CMP决定。

通用定时器(GTIM)中，通过设置输出比较功能，可以产生一个由重载寄存器GTIMx_ARR确定频率、由比较捕获寄存器GTIMx_CCRy确定占空比的PWM信号。每个GTIM对应有4个GTIMx_CCRy寄存器，可输出4路PWM信号。向GTIMx_CCMR寄存器中的CCyM位写入0xE或0xF，能够独立地控制每个CHy输出PWM信号的波形。

• 设置GTIMx_CMMR.CCyM为0xE，当GTIMx_CNT >= GTIMx_CCRy时，CHy通道输出高电平，否则输出低电平。如果GTIMx_CCRy中的比较值大于重载寄存器GTIMx_ARR的值，则CHy通道输出保持为低电平；如果GTIMx_CCRy中的比较值为0，则CHy通道输出保持为高电平。

• 设置GTIMx_CMMR.CCyM为0xF，当GTIMx_CNT < GTIMx_CCRy时，CHy通道输出高电平，否则输出低电平。如果GTIMx_CCRy中的比较值大于重载寄存器GTIMx_ARR的值，则CHy通道输出保持为高电平；如果GTIMx_CCRy中的比较值为0，则CHy通道输出保持为低电平。

下图是GTIMx_CMMR.CCyM为0xE、GTIMx_ARR为0x08时PWM波形实例图：

高级定时器(ATIM)中有独立PWM输出模式和互补PWM输出两种模式。

• 独立PWM模式可独立输出6路PWM，PWM的周期和占空比由重载寄存器ATIM_ARR和比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRy寄存器确定。PWM输出模式需要设置控制寄存器ATIM_CR、滤波寄存器ATIM_FLTR和死区寄存器ATIM_DTR，如下表所示：

另外比较通道CHx的A路可通过控制寄存器ATIM_CR的PWM2S位域配置为单点比较或双点比较工作方式。在单点比较方式下，使用比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRA控制比较输出；在双点比较方式下，使用比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRA和ATIM_CHxCCRB控制比较输出。比较通道的B路只能使用单点比较，由比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRB控制比较输出。

• 互补PWM模式可输出3对互补输出的PWM波形，通常用于电机控制。设置控制寄存器ATIM_CR的COMP位域为1选择互补PWM输出模式，比较输出通道CHxA与通道CHxB产生一对互补PWM。在互补PWM输出模式下，通道CHx的A路控制输出信号，B路比较捕获寄存器CHxCCRB不再控制CHxB输出，但仍可用作内部控制，比如触发ADC或DMA。
  

另外互补PWM输出模式，也可通过控制寄存器ATIM_CR的PWM2S位域选择单点比较或双点比较工作方式：单点比较时使用比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRA控制比较输出；双点比较时使用比较捕获寄存器ATIM_CHxCCRA和ATIM_CHxCCRB控制比较输出。

实例演示

以CW32L083VxTx的通用定时器GTIM1为例，实现PWM输出例程：GTIM1的CH3通道（PB08）输出周期为500uS，占空比递增递减循环改变的PWM信号。

1、配置不同的系统时钟。

void RCC_Configuration(void)

{

/* 0. HSI使能并校准 */

RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);

/* 1. 设置HCLK和PCLK的分频系数　*/

RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);

RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);

/* 2. 使能PLL，通过HSI倍频到48MHz */

RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6);     

// PLL输出频率48MHz

RCC_PLL_OUT();

///< 当使用的时钟源HCLK大于24M,小于等于48MHz：设置FLASH 读等待周期为2 cycle

///< 当使用的时钟源HCLK大于48M,小于等于72MHz：设置FLASH 读等待周期为3 cycle    

__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

/* 3. 时钟切换到PLL */

RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);

RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);

}

2、配置GPIO口

void GPIO_Configuration(void)                                                 

{

/* PB08作为GTIM1的CH3 PWM 输出 */                                                                 

    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    PB08_AFx_GTIM1CH3();

    PB08_DIGTAL_ENABLE();

    PB08_DIR_OUTPUT();

    PB08_PUSHPULL_ENABLE();

}

3、配置中断使能

void NVIC_Configuration(void)

{

__disable_irq();

    NVIC_EnableIRQ(GTIM1_IRQn);

__enable_irq();

}

4、配置GTIM为PWM输出功能

void PWM_OutputConfig(void)

{

    GTIM_InitTypeDef GTIM_InitStruct = {0};

    __RCC_GTIM1_CLK_ENABLE();

    GTIM_InitStruct.Mode = GTIM_MODE_TIME; /*!< GTIM的模式选择。*/

    GTIM_InitStruct.OneShotMode = GTIM_COUNT_CONTINUE;

/*!< GTIM的单次/连续计数模式选择。*/

    GTIM_InitStruct.Prescaler = GTIM_PRESCALER_DIV16; 

/*!< GTIM的预分频系数。*/  

 // DCLK = PCLK / 16 = 48MHz/16 = 3MHz

    GTIM_InitStruct.ReloadValue = Period * 3 - 1; /*!< GTIM的重载值。*/

//ARR设置为1499

    GTIM_InitStruct.ToggleOutState = DISABLE;

    GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, &GTIM_InitStruct);

//GTIM的基础参数初始化

GTIM_OCInit(CW_GTIM1, GTIM_CHANNEL3, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_HIGH);

       //比较输出功能初始化

    GTIM_SetCompare3(CW_GTIM1, PosWidth);

    GTIM_ITConfig(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV, ENABLE);

    GTIM_Cmd(CW_GTIM1, ENABLE);// GTIM使能

}

5、GTIM标志清零函数

void GTIM_ClearITPendingBit(GTIM_TypeDef *GTIMx, uint32_t GTIM_IT)

{

    GTIMx->ICR = ~GTIM_IT;

}

6、GTIM 比较值设置函数

void GTIM_SetCompare3(GTIM_TypeDef *GTIMx, uint32_t Value)

{

    GTIMx->CCR3 = 0x0000FFFF & Value;

}

7、GTIM中断处理函数

void GTIM1_IRQHandler(void)

{

/* USER CODE BEGIN */

// 中断每500us进入一次，每50ms改变一次PosWidth

    static uint16_t TimeCnt = 0;

    GTIM_ClearITPendingBit(CW_GTIM1, GTIM_IT_OV);

    if (TimeCnt++ >= 100)    // 50ms

    {

        TimeCnt = 0;

        if (Dir)

        {

            PosWidth += 15;    // 5us

        }

        else

        {

            PosWidth -= 15;

        }

        if (PosWidth >= Period * 3)

        {

            Dir = 0;

        }

        if (0 == PosWidth)

        {

            Dir = 1;

        }

        GTIM_SetCompare3(CW_GTIM1, PosWidth);

    }

    /* USER CODE END */

}

8、主函数 

uint32_t Period = 500;    // 周期，单位us

uint32_t PosWidth = 0;    // 正脉宽，单位us

uint8_t Dir = 1;    // 计数方向 1增加，0 减少

int32_t main(void)

{

    /*系统时钟配置 */

    RCC_Configuration();

    /* GPIO配置*/

    GPIO_Configuration();

    PWM_OutputConfig();

    /* NVIC配置*/

    NVIC_Configuration();

    while(1)

    {

        /* 中断服务程序见GTIM1_IRQHandler() */

    }

9、实验演示

系统时钟由HSI提供，通过PLL倍频到48MHz。GTIM1经16分频后，以3MHz的频率计数，ARR设置为1499，GTIM1的溢出周期为500μs。GTIM1每500μs进入一次中断，每50ms改变一次CH3的CCR寄存器的值，即改变PWM的正脉宽，步长为5μs，先递增到ARR，然后递减到0，如此反复。通过示波器图像显示，PB08处的信号波的占空比随时间进行周期性变化。截取2个波形如下：