TM4C123GX6PM-Launchpad学习记录(2)-脉冲宽度调节器

脉冲宽度调节器 PWM(Pulse Width Modulation)

PWM信号任然是数字的，依靠产生的矩形波，将矩形波的占空比作为模拟量（模拟电压）。

输出电压=（接通时间/周期时间）X 最大电压值

优点：无需模数（A/D）转换，从处理器到被控系统都是数字信号，可以将噪声影响降至最低，技术成本低，易于实现，控制灵活，抗噪声能力强。

TM4C123H6PM微控制器包含两个PWM模块（PWM Model，PWM0和PWM1），每个PWM模块中又有四个PWM发生器模块（PWMGenerator0~3）和一个控制模块，每个发生器模块又对应两个PWM输出（PWM Output），每个输出都有其对应的输出引脚，这些引脚许多都有复用，具体使用时需要设置为PWM输出模式。一个发生器模块有两个输出，意味着对同一个发生器模块的两个输出来说，PWM频率(计数器的重装载值)是相同的，但占空比可以是不同的。

PWM有两种计数模式Count-Down和Count-Up/Down

各寄存器的偏移地址在用户手册PWM中的Register Map中有表格，其中PWM0的基地址为0x4002.8000，PWM1的基地址为0x4002.9000。

PWMCTL            控制模块的寄存器，包含更新模式的位和字段等

PWMSYNC         PWM 时基同步

PWMENABLE       PWM输出使能

PWMnLOAD                                     存放Load重载值

PWMnCMPA        发生器寄存器        存放匹配（比较）值A

PWMnCMPB                                     存放匹配（比较）值B

PWMnINTEN        PWM的中断和触发使能

PWMSignals

PWM脉冲宽度调制程序实例-三色循环呼吸灯

#include
#include
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "inc/hw_gpio.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/rom.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/pwm.h"
#include "driverlib/fpu.h"
#include "driverlib/pin_map.h"

int main (void)
{
    uint32_t R = 0;
    uint32_t B = 0;
    uint32_t G = 0;

    //设置系统时钟为50MHz
    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1 |SYSCTL_USE_OSC | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ);

    SysCtlPWMClockSet(SYSCTL_PWMDIV_1);// PWM时钟配置：不分频

    //使能
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_PWM1);


    //配置PWM功能
    GPIOPinConfigure(GPIO_PF1_M1PWM5);
    GPIOPinConfigure(GPIO_PF2_M1PWM6);
    GPIOPinConfigure(GPIO_PF3_M1PWM7);
    GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);

     //配置PWM发生器
    PWMGenConfigure(PWM1_BASE,PWM_GEN_2,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC);
    PWMGenConfigure(PWM1_BASE,PWM_GEN_3,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC);
    //设置PWM发生器的周期 load
    PWMGenPeriodSet(PWM1_BASE, PWM_GEN_2, 640);
    PWMGenPeriodSet(PWM1_BASE, PWM_GEN_3, 640);
    //设置输出的脉冲宽度
    PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_5, R);
    PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_6, B);
    PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_7, G);
     //使能PWM发生器
    PWMGenEnable(PWM1_BASE, PWM_GEN_2);
    PWMGenEnable(PWM1_BASE, PWM_GEN_3);
    //使能输出
    PWMOutputState(PWM1_BASE, PWM_OUT_5_BIT | PWM_OUT_6_BIT | PWM_OUT_7_BIT, true);
    while(1){
        while(R != 600){
            R++;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_5, R);
            SysCtlDelay(10000);
        }
        while(R != 10){
            R--;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_5, R);
            SysCtlDelay(10000);
        }
        while(B != 600){
            B++;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_6, B);
            SysCtlDelay(10000);
        }
        while(B != 10){
            B--;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_6, B);
            SysCtlDelay(10000);
        }
        while(G != 600){
            G++;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_7, G);
            SysCtlDelay(10000);
        }
        while(G != 10){
            G--;
            PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_7, G);
            SysCtlDelay(10000);
        }
    }

}

各函数作用

• SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
• SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_PWM1);

使能GPIO F和PWM模块1，此处的使能需要对照PWM Signales确定自己使用的PWM模块对应的GPIO引脚是F，H或着其他

• GPIOPinConfigure(GPIO_PF1_M1PWM5);

GPIO引脚配置，也可以看做是复用功能的“选择”，此处也需查看表格PWM Signal，查看对应的PIN name。因为RGB三色灯对应的PF1，PF2和PF3，所以我们在此处选择GPIO_PF1_M1PWM5，GPIO_PF1_M1PWM6，GPIO_PF1_M1PWM7。

• GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);

将引脚PF1，2，3硬件指定为PWM，第一个为GPIO F的基地址，第二个为PIN1，2，3的漂移地址。

• PWMGenConfigure(PWM1_BASE,PWM_GEN_2,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC);

配置对应的PWM发生器，第一个为PWM模块1的基地址，第二个为需要使用的PWM发生器，每个PWM模块有四个发生器，每个发生器对应的输出引脚不同，根据PWM Signal的表格，可知PF1是Generator 2，PF2，3是Generator 3，所以此处我们需要将PWM_GEN_2和PWM_GEN_3都进行设置，第三个为计数模式和同步的设置，PWM_GEN_MODE_UP_DOWN是设置为Count up/down mode,居中对齐的上下计数模式，PWM_GEN_MODE_NO_SYNC为不同步no synchronic。

• PWMGenPeriodSet(PWM1_BASE, PWM_GEN_2, 640);

设置PWM发生器的周期，第一个为PWM模块1的基地址，第二个为对应的发生器，第三个为一个周期包含的时钟脉冲数，也可以看做计数器的重载值。

• PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE, PWM_OUT_5, R);

设置脉冲宽度，不可大于发生器周期长度，第一个为PWM模块1的基地址，第二个为对应的输出引脚，根据PWM Signal的表格，PF1 motion contol module1 PWM5，所以是PWM_OUT_5，根据此可的PF2,PF3对应PWM6和7，第三个为脉冲宽度值。

• PWMGenEnable(PWM1_BASE, PWM_GEN_2);

使能PWM发生器

• PWMOutputState(PWM1_BASE, PWM_OUT_5_BIT | PWM_OUT_6_BIT | PWM_OUT_7_BIT, true);

使能PWM的输出位，设置为真。

while中的内容就是使三色灯循环呼吸的程序设计了，实现方式有很多，只要改变脉冲宽度就可以。

论坛资料

PWM初始化流程

以PWM1通道为例，由引脚图可知PWM1对应着PF1引脚。

1.使能PWM和GPIOF时钟

2.设置PF1，复用PF1

   GPIOPinConfigure(GPIO_PF1_M0PWM1);

   GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1);

注意复用IO的库函数写法，其他复用函数请查看库函数手册

3.PWMGEN设置

PWMGenConfigure(PWM0_BASE,PWM_GEN_0,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC);

4.设置PWM周期占空比

PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0,64000);

PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE,PWM_OUT_0,PWMGenPeriodGet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0)/ 4)

;//产生占空比为25%的PWM，等同于PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE,PWM_OUT_0,16000)注意PWMGenPeriodGet函数用法。

注意：每个PWMGenraator产生的两路PWM频率相同，但占空比可以不同。

关于PWM频率的设置，因为PWM内部的负责计数寄存器只有16位，所以保存在里面的数字不能大于65535。这就限制了PWM的频率不能低于时钟频率/65535。若想产生更低的频率，则必须对PWM进行预分频，预分频函数为PWMClockSet，在使能PWM时钟后紧接着调用该函数。例如，系统主时钟为120MHz，设置分频系数为2

PWMClockSet(PWM0_BASE,PWM_SYSCLK_DIV_2)

然后设置

PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0,64000);

PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE,PWM_OUT_0,32000);

则该PWM周期为：120M / 2/64000 = 937.5Hz

占空比为 32000 / 64000 = 50%。

5.使能PWMGEN

6.设置PWM输出状态

PWMGenEnable(PWM_BASE,PWM_GEN_0);

PWMOutputState(PWM_BASE,(| PWM_OUT_1_BIT),true);