一文详解HPM6000系列PWM定时器模块

概 述

在进行电机类、电源类应用开发时，如何使用PWM定时器模块灵活、高效的实现所需 PWM波形的输出，是众多开发者关注的问题。在上篇文章里，我们介绍了PWM定时器模块内的一些概念，以及如何生成普通PWM的过程。本篇内容将继续介绍互补PWM、同步 PWM、错相 PWM以及PWM如何使用ACMP封波等内容。

互补PWM

关于相同的代码部分，此处不再重复讲解，请参考《上篇》的普通PWM的讲解。

此处设置了 3 个比较器：cmp_config[0]与 cmp_config[1]用来生成中心对称 PWM，cmp_config[2]作为 PWM 影子寄存器的更新事件源，当 CNT 等于 cmp_config[2]时，影子寄存器写入寄存器内生效。

互补 PWM 对的配置，配置左死区宽度为 8000 个 half_clock，右死区宽度为 16000 个 half_clock。

设置 cmp_config[2]作为 PWM 影子寄存器的更新事件源，启动计数器。

通过修改 CMP0 与 CMP1 的值，每 100ms 更新一次互补 PWM 占空比。运行结果如下：

互补PWM

同步PWM

本节实验设计：使用 PWM0 的比较器比较事件去做 PWM1、PWM2、PWM3 的同步事件。故输出波形上看，PWM1、PWM2、PWM3 应完全同步，PWM0 与其则不同步。代码如下：

使能 4 个 PWM 定时器的 SYNCI 信号。

设置 STA 与 RLD。

cmp_config[0]与 cmp_config[1]用来做中心对称 PWM 所需的比较器。

cmp_config[2]用来做使 PWM 影子寄存器生效的比较器。

cmp_config[3]设置在 PWM0 CH8 上，用来产生比较事件，同步 PWM1、PWM2、PWM3。

互补 PWM 的死区设置与输出设置。

设置 PWM0 CH0 CH1 互补输出，同时设置 PWM1 CH8 使用 CMP3 产生比较事件。

设置 PWM1、PWM2、PWM3 互补输出。

启动计数器。

以下代码是对互联管理器的配置。配置 PWM0 CH8 的下降沿输出到TRGM0_OUTX0 上，同时 TRGM0_OUTX0 作为 TRGM1、TRGM2、TRGM3的输入，路由到 PWM1、PWM2、PWM3 的 SYNCI 信号上。

波形如下：

可见 PWM1、PWM2、PWM3 是完全同步的，PWM0 则与其有 20ns 的不同步。

同步PWM

错相 PWM

本节实验设计：使用 SYNT 实现 PWM0、PWM1、PWM2、PWM3 错相90°。代码如下：

以上代码请参考上文 “同步PWM” 章节的讲解，主要目的是生成 4 对互补PWM。

配置 TRGM，将 SYNT CH0 的比较事件路由到 PWM0 的 SYNCI 信号上，将 SYNT CH1 的比较事件路由到 PWM1 的 SYNCI 信号上，将 SYNT CH2 的21 / 24先楫半导体比较事件路由到 PWM2 的 SYNCI 信号上，将 SYNT CH3 的比较事件路由到PWM3 的 SYNCI 信号上。

配置 SYNT，分别设置 SYNT CH0 比较器比较值为 0，SYNT CH1 比较器比较值为 reload/4，SYNT CH2 比较器比较值为 reload/2，SYNT CH4 比较器比较值为 reload*3/4。

波形如下：

错相PWM

PWM+ACMP 封波

本节实验设计：使用两个片上 ACMP 对目标模拟电压进行监控，当电压超过 1.65V 时停止 PWM 输出。其基本思路为，将 ACMP 的输出信号通过互联管理器 TRGM 路由到 PWM 的内部 Fault 信号上，当 Fault 信号有效时 PWM波停止输出（故障保护功能）。

代码如下：

初始化 PWM 引脚，初始化 DAC 时钟与引脚（使用 DAC 输出模拟电压到ACMP 上模拟过压）。

输出互补 PWM 波。

设置 Fault 信号高电平有效；使能 FaultI0 与 FaultI1 有效（PWM 共 4 内2 外 fault 信号，哪些信号生效可选）。

设置 DAC 输出为直接模式，12bit DAC 输出范围 0~4095，4030 约为3.247V。该部分代码请直接参考 DAC 例程。

配置 ACMP，使能 ACMP2 与 ACMP3。

配置互联管理器，将 ACMP2 与 ACMP3 的输出信号路由到 PWM 的FaultI0 与 FaultI1 上去。

acmp_config 函数源码如下：

代码中将 ACMP 的正极输入选择为 IO 引脚，负极输入选择为 ACMP 内部专用 DAC，参考电压设置为 0x80，即 1.65V。

当 IO 引脚电压 3.247V 时（来自于外设 DAC 输出），ACMP 正极电压超过负极电压 1.65V，ACMP 输出有效，为高电平；经过互联管理器路由到PWM 的 Fault 信号上；由于 PWM 模块内配置了 Fault 信号为高电平有效，因此此时 Fault 信号有效，PWM 波形停止输出。

当 IO 引脚电压 0V 时（将引脚与 GND 短接），ACMP 正极电压未超过负极电压 1.65V，ACMP 输出无效，PWM 波形正常输出。

PWM+ACMP

小 结

本文首先介绍了 PWM 定时器内各模块的基本概念与功能，而后对 PWM的使用由浅入深依次以代码实例进行讲解。可以看到，PWM 的使用只要配置好 STA、RLD、CMPx、影子寄存器等即可实现输出；如果有同步需求或与其它外设协同使用需求，则主要通过互联管理器 TRGM 的配置进行实现。

比较经典的例程还包括使用 PWM 触发 ADC 采样，先楫半导体 SDK 中已经有完整的实例与代码，各位开发者可以到官网下载研究，并欢迎大家多多交流。

“先楫半导体”（HPMicro）是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司，产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片，以及配套的开发工具和生态系统。公司成立于2020年6月，总部坐落于上海市张江高科技园区，并在天津、深圳和苏州均设立分公司。核心团队来自世界知名半导体公司管理团队，具有15年以上，超过20个SoC的丰富的研发及管理经验。

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审核编辑：汤梓红