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如何使用雅特力AT32 MCU定时器进行PWM输入测试

jf_pJlTbmA9 来源:AT32 MCU 雅特力科技 作者:AT32 MCU 雅特力科技 2023-10-27 14:20 次阅读

AT32定时器说明

定时器框架介绍

定时器由一个16位的自动装载计数器组成(TMR2和TMR5较为特殊,其自动装载计数器为32位),它由一个可编程的预分频器驱动。它适合多种用途,包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获),或者产生输出波形(输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM等)。

使用定时器预分频器和CRM时钟控制预分频器,可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。

wKgaomUD5J2AfbVOAAHVdlujXF4361.png 图1. 通用定时器的框图

定时器由四个主要部分组成(见图1)。第一部分时钟单元。此单元提供定时器的时钟驱动。第二部分时钟基单元,此单元提供定时器计数功能。第三部分输入捕获,此单元允许输入信号进入定时器模块。第四部分输出比较,此单元将定时器整合后的PWM输出。

定时器一般配置步骤

1) 时钟使能。

crm_periph_clock_enable(CRM_TMR2_PERIPH_CLOCK, TRUE);
2) 初始化定时器参数,设置自动重装值,分频系数,计数方式等。

在库函数中,定时器的初始化参数是通过初始化函数tmr_base_init()及tmr_cnt_dir_set()实现的:
void tmr_base_init(tmr_type* tmr_x, uint32_t tmr_pr, uint32_t tmr_div);

其中,第一个参数是确定是哪个定时器,这个比较容易理解。第二个参数tmr_pr是定时器计数的周期值。第二个参数tmr_div是定时器的分频系数。
void tmr_cnt_dir_set(tmr_type *tmr_x, tmr_count_mode_type tmr_cnt_dir);

其中,第一个参数是确定是哪个定时器,第二个参数tmr_cnt_dir为定时器的计数模式(向上,向下,中央对齐)。

特别地,增强模式是TMR2和TMR5独有的功能。tmr_32_bit_function_enable()为增强模式使能(Plus Mode Enable)函数。开启TMRx增强模式,该模式下TMRx_CVAL,TMRx_PR,TMRx_CxDT由16位扩展为32位。

void tmr_32_bit_function_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

当需要配置时钟除频参数时(注意和 TMR_DIV 的区别,配置滤波、死区时间时需配置该参数),会使用到tmr_clock_source_div_set()函数;当需要配置重复周期寄存器时(高级定时器TMR1/TMR8/TMR15才有),会使用到tmr_repetition_counter_set()函数。本例程不使用这两个函数,仅做简要介绍。

void tmr_clock_source_div_set(tmr_type *tmr_x, tmr_clock_division_type tmr_clock_div);
void tmr_repetition_counter_set(tmr_type *tmr_x, uint8_t tmr_rpr_value);

3) 设置TMRx_ IDEN允许更新中断。

void tmr_interrupt_enable(tmr_type *tmr_x, uint32_t tmr_interrupt, confirm_state new_state);
这里着重描述参数tmr_interrupt,它是用来指明我们使能的定时器中断的类型,定时器中断的类型有很多种,包括更新中断,触发中断,以及输入捕获中断等等。

4) TMRx中断优先级设置。

调用nvic_irq_enable()函数即可。

5) 允许TMRx工作,也就是使能TMRx。

void tmr_counter_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

6) 编写中断服务函数。

规格说明

AT32 PWM高频测试说明

wKgZomUD5J-AbCtPAAHZprjcf1g957.png 图2. 高频测试原理框图

测试高频信号时,将高频信号输入作为定时器TMR2的时钟源(如上图所示),驱动定时器TMR2的 Counter计数,使用另一个定时器做时钟基准,例如每隔1s,获取TMR2的Counter变化值,则TMR2的变化值即为高频信号的频率值。

使用两个定时器,其中一个定时器为TMR2(这里选取TMR2的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位,开启TMRx增强模式,该模式下TMRx_CVAL,TMRx_PR,TMRx_CxDT由16位扩展为32位),测试高频时,有利于Counter计数,不容易产生溢出。这样做的好处在于,既可以测试高频信号:最高50MHz(受限于I/O口的最高频率),且没有频繁产生中断,代码也有冗余,去处理客户任务。

使用此方法测试的频率范围在:50MHz到1Hz(TMR2的工作频率为240MHz)。

注意:增强模式是TMR2和TMR5独有的功能,使用不支持增强模式的其他TMR,或使用不含有增强模式TMR的AT32时,测试频率会受限。

AT32 PWM低频测试说明

wKgaomUD5KOAW64oAAG4lGf0r_Q982.png 图3. 低频测试原理框图

测试低频信号时,将低频信号输入作为定时器TMR2的捕获输入(如上图所示),触发TMR2的输入捕获中断,利用TMR2工作时钟除以两次输入捕获之间Counter变化值,即可得到低频信号频率值。

这里定时器为TMR2(这里选取TMR2的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位,开启TMRx增强模式,该模式下TMRx_CVAL,TMRx_PR,TMRx_CxDT由16位扩展为32位),有利于低频测试。

使用此方法测试的最低频率为:56mHz。(TMR2的工作频率在240MHz)。

注意:增强模式是TMR2和TMR5独有的功能,使用不支持增强模式的其他TMR,或使用不含有增强模式TMR的AT32时,测试频率会受限。

AT32 PWM占空比测试说明

wKgZomUD5KSAQwxUAAGDBJEjLRk901.png 图4. 占空比测试原理框图

测试PWM占空比时,利用门控模式(Hang Mode)方式来测量(如上图所示),将输入信号同时作为两个定时器的输入信号,利用输入信号来控制定时器的Counter计数。一个定时器在输入信号的高电平阶段计数,另一个定时器在输入信号的低电平阶段计数,使用第三个定时器作为时间基准,例如产生1s的中断,在中断内,获取这段时间内,两定时器Counter计数值,将两值做比值即可获取当前的PWM占空比。

这里定时器为TMR2和TMR5(这里选取TMR2、TMR5的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位,开启TMRx增强模式,该模式下TMRx_CVAL,TMRx_PR,TMRx_CxDT由16位扩展为32位),有利于测试。

这样做的好处在于,可以测量较高频率的占空比值,例如10MHz内,误差在1%以内。且没有频繁产生中断,代码也有冗余,去处理客户任务。

注意:增强模式是TMR2和TMR5独有的功能,使用不支持增强模式的其他TMR,或使用不含有增强模式TMR的AT32时,测试频率会受限。

PWM Test快速使用方法

硬件资源

1) AT-START-F403A实验板

wKgaomUD5KeABL8sAAhCZiozhAI326.png 图5. AT-START-F403A实验板

注意:该Demo是基于AT32F403A的硬件条件,若使用者需要在AT32其他型号上使用,请修改相应配置即可。

pwm input test demo使用

打开pwm input test project源程序,其中,在at32f403a_407_clock.h里面有三个宏定义:

wKgaomUD5KmATBcAAABDtIOQLts397.png

分别用于测试高频信号,低频信号,PWM占空比,打开需要测试的宏【注意:每次只开一个宏】。

打开pwm output源程序,其中,在at32f403a_407_clock.h中有三个宏定义:

wKgZomUD5KqAHYwnAABWgRU8D54336.png

分别产生高频信号,低频信号,PWM占空比用于测试。

AT-START板载的AT-LINK-EZ自带串口输出功能,它可以将USART1_TX口PA9输出至PC。也可使用其他串口工具进行测试结果的输出。

若测试高频信号时:

1) 打开pwm output源程序宏定义:#define Output_High_Frequency,PA8产生60MHz PWM

(I/O口已超频工作,可适当降低主频)。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义:#define high_frequency_test,编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0,USART1通过PA9输出当前的PWM频率信息

串口打印信息如下:

wKgaomUD5KyAH3udAAFA7vGvahw640.png 图6. 测试高频信号,串口打印信息

若测试低频信号时:

1) 打开pwm output源程序宏定义:#define Output_Low_Frequency,PA8产生500mHz PWM。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义:#define low_frequency_test,编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0,USART1通过PA9输出当前的PWM频率信息。

串口打印信息如下(应将第一个数据舍弃):

wKgZomUD5LCAE4FIAAFcxP1pkrU478.png 图7. 测试低频信号,串口打印信息

若测试PWM占空比时,

1) 打开pwm output源程序宏定义:#define Output_PWM_Duty_Ration_10,PA8产生6MHz PWM,占空比为10%。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义:#define duty_ration_test,编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0,USART1通过PA9输出当前的PWM占空比信息。

串口打印信息如下:

wKgZomUD5LGAADGfAAEiiPxfArg063.png 图8. 测试 PWM 占空比,串口打印信息

来源:AT32 MCU 雅特力科技
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理

审核编辑 黄宇

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