【经验】雅特力MCU AT32F421 CMP比较器使用指南

时间： 2022-10-11 来源：AT32 MCU 雅特力科技公众号

技术问答

雅特力 AT32F421系列内置一个超低功耗比较器CMP，它可用作独立器件（I/O上提供了全部接口），也可以与定时器结合使用。本篇文章介绍如何使用AT32F421xx的比较器（CMP）。

CMP特性

比较器迟滞程度可配
定时器输出作为比较器消隐源
比较器输出极性可配
比较器输出速度可配
比较器同相和反相输入源可选：

I/O引脚
内部参考电压和三个系数分压值(1/4，1/2，3/4)

支持输出重定向功能：

普通I/O
定时器断路输入TMRx_BRK
定时器输入捕获TMR_CH
定时器输出比较参考值清零TMR_CH_CLR

结合EXINT产生中断，从低功耗模式唤醒

CMP可用于多种功能，包括：

由模拟信号触发从低功耗模式唤醒

模拟信号调节

与定时器的PWM输出结合使用时，组成逐周期的电流控制环路

CMP功能框图

图1. CMP功能框图

迟滞

寄存器CMP_CTRLSTS的CMPHYST[1：0]控制比较器迟滞输出，该功能可避开噪声信号带来的虚假传输信号，如果不需要迟滞，可以关闭掉。

图2. 比较器迟滞

输出消隐功能

寄存器CMP_CTRLSTS的CMPBLANKING[2：0]位用于选择比较器消隐窗口的来源，该功能可以用于防止电流调节在PWM起始时刻产生的尖峰电流。

图3. 比较器输出消隐

干扰滤波器

干扰滤波器可以用来滤除毛刺和噪声干扰。

滤波器的敏感性由H_PULSE_CNT和L_PULSE_CNT位控制。滤波器的敏感性会影响相同的连续采样的数量，在滤波器输入上检测到此类连续采样时，才能将某信号电平变化视为有效切换。例如H_PULSE_CNT=2和L_PULSE_CNT=1时干扰滤波器时序图，如下：

图4. 干扰滤波器时序图

注：因为滤波器采样数据需要时钟，系统在深度睡眠模式下关闭比较器时钟，因此，要让比较器在深度睡眠模式下工作，必须在进入深度睡眠模式前关闭滤波器（G_FILTER_EN寄存器中的GFE=0）。

CMP中断

比较器输出从内部连接到扩展中断和事件控制器，能够产生中断或事件。该机制还可以用于退出低功耗模式。比较器通过EXINT线21来产生中断或事件。

应用实例

下面介绍了比较器的三个应用实例，分别是：

输出消隐功能
干扰滤波功能
深度睡眠模式唤醒

这三个实例演示了比较器的用途，并介绍了它们与定时器等外设联合工作的方式，为了方便用户快速入门使用AT32F421xx的比较器，本文档介绍的三个应用实例的工程代码都可以在BSP软件包的AT32F421_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_f421\examples\cmp中获取到，以下三个实例对应工程名称分别为：blanking，glitch_filter和deep_sleep_mode。

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil 4/5）进行简单修改即可。

输出消隐功能

前面提到了输出消隐的功能，下面来看一下这个功能的具体用法，首先我们需要在TMR1/3/15中选择一个TMR_CHx来作为比较器的消隐窗口，这里需要相应的配置好CMP_CTRLSTS中的CMPBLANKING位来进行选择。由于没有单独的使能位，只要此位非0就表示开启了blanking功能。这里我们选择TMR1_CH1的输出比较PWM模式1来作为CMP的消隐窗口，外部输入100kHz的方波来模拟CMP同相输入端。则可以得到如下波形：

图5. 输出消隐波形

干扰滤波功能

对于干扰滤波功能也使用TMR来做一个辅助测试，使用TMR1的PWM模式来模拟CMP同相输入信号，然后完成对CMP比较后的输出波形的滤波。配置方式如下：

配置TMR1_CH1为PWM模式2，频率468.7KHz，周期2.1333us，占空比50%
CMP滤波配置为H_PULSE_CNT=63，L_PULSE_CNT =0，即滤掉64个PCLK的高电平
连接TMR1_CH1(PA8)与CMP_NINV(PA1)

在主频120mHz时，每个PCLK周期为8.33ns，64个PCLK就是533.33ns，CMP滤波前高电平时长为1066.66ns，则CMP滤波后高电平占空比减半，即为25%占空比。但是，以上仅为理论值，实际测试发现最终输出会有误差，这是由于CMP输出有一定的偏移，在无滤波的情况下实际CMP输出的高电平长度会比输入多26ns，偏移量会随着输入频率的增加而增加，最多26ns。实测得到的波形如下：

图6. 干扰滤波波形

深度睡眠模式唤醒

利用比较器的以下两个特性：CMP极性选择逻辑和输出端口的重定向工作独立于PCLK时钟CMP输出可以连接到EXINT线21可以将MCU从深度睡眠模式唤醒，只需要在使能CMP的基础上，将EXINT 21配置为中断或事件模式即可。需要注意的是在退出深度睡眠模式后需要重新配置系统时钟，具体配置方法请参考BSP提供的example。

图7. 深度睡眠模式唤醒

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