【蓝桥杯——单片机学习笔记】十七.CCP/PCA/PWM的应用（STC15F2K60S2）

简介： 此模块共有3个，可用作外部中断，定时器，高速脉冲产生，PWM产生。
CCP意思是：Capture（捕获），Compare（比较），PWM（脉宽调制）。
PCA是Programmable Counter Array（可编程计数器阵列）。

一.所用寄存器

1.CMOD PCA工作模式寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
COMD	D9H	name	CIDL				CPS2	CPS1	CPS0	ECF

CIDL: 空闲模式时是否停止PCA计数的控制位/0—停止，1—继续工作；

CPS2、CPS1、CPS0： PCA计数时钟源选择位。

CPS2	CPS1	CPS0	时钟来源选择
0	0	0	系统时钟/12，SYSclk/12
0	0	1	系统时钟/2，SYSclk/2
0	1	0	定时器0的溢出脉冲，T0可工作于1T模式，所以最快可达到系统时钟频率。改变T0的溢出率可改变PWM的频率
0	1	1	ECI/P1.2（或P3.4或2.4，由P_SW1寄存器控制）脚输入的外部时钟，最大为SYSclk/2
1	0	0	系统时钟，SYSclk
1	0	1	系统时钟/4，SYSclk/4
1	1	0	系统时钟/6，SYSclk/6
1	1	1	系统时钟/8，SYSclk/8

注： 如果想得到系统时钟的其他分频，只需使用定时器0的溢出脉冲作为时钟源，改变其溢出率即可；

ECF： PCA计数溢出中断使能位。0—禁止CCON中CF位的中断，1—允许CCON中CF位的中断。

2.CCON PCA控制寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCON	D8H	name	CF	CR				CCF2	CCF1	CCF0

CF： PCA计数器溢出标志位。当PCA计数器溢出时，CF由硬件置1。需通过软件清零。当CMOD寄存器中的ECF置1时，可通过此位置1产生中断。

CR： PCA计数器使能位。0—关闭，1—打开；

CCF2： PCA模块2中断标志。出现匹配或者捕获时该位由硬件置位。需通过软件清零。
CCF1： PCA模块1中断标志。出现匹配或者捕获时该位由硬件置位。需通过软件清零。
CCF0： PCA模块0中断标志。出现匹配或者捕获时该位由硬件置位。需通过软件清零。

3.CCAPM0 PCA比较/捕获寄存器（CCAPM1、CCAPM2与此类似）

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCAPM0	DAH	name		ECOM0	CAPP0	CAPN0	MAT0	TOG0	PWM0	ECCF0

ECOM0： 允许比较器功能控制位。1—允许；

CAPP0： 正捕获控制位。1—允许上升沿捕获；
CAPN0： 负捕获控制位。1—允许下降沿捕获；
两个位可同时置1，即边沿捕获；

MAT0： 匹配控制位。1—PCA计数值与模块的比较/捕获寄存器的值的匹配将置位CCON寄存器的CCF0；

TOG0： 翻转控制位。1—PCA高速脉冲输出模式，PCA计数器的值与模块的比较/捕获寄存器的值的匹配将使CCP0脚翻转；

PWM0： 脉宽调制模式。1—允许CCP0脚作为PWM输出；

ECCF0： 1—使能CCF0中断。

4.CL和CH PCA的16位计数器

低8位CL和高8位CH，有点类似定时器的TL与TH，三个PCA模块共用一个计数器。

5.CCAPnL和CCAPnH（n=0、1、2） PCA捕捉/比较寄存器

低8位CCAPnL和高8位CCAPnH。PCA模块用于捕获/比较时，用于保存各模块的16位捕捉计数值；用于PWM模式时，用于控制输出的占空比。

6.PCA_PWM0 PCA模块的PWM寄存器（PCA_PWM1、PCA_PWM2类似）

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
PCA_PWM0	F2H	name	EBS0_1	EBS0_0					EPC0H	EPC0L

EBS0_1、EBS0_0： PCA模块0工作于PWM模式时的功能选择位。

EBS0_1	EBS0_0	功能选择
0	0	PCA模块0工作于8位PWM功能
0	1	PCA模块0工作于7位PWM功能
1	0	PCA模块0工作于6位PWM功能
1	1	无效，PCA模块0仍工作于8位PWM功能

EPC0H： 在PWM模式下，与CCAP0H组成9位数；

EPC0L： 在PWM模式下，与CCAP0L组成9位数；

7.AUXR1（P_SW1） PCA功能管脚切换寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
P_SW1	A2H	name			CCP_S1	CCP_S0

CCP_S1	CCP_S0	管脚选择
0	0	CCP在[P1.2/ECI，P1.1/CCP0，P1.0/CCP1，P3.7/CCP2]
0	1	CCP在[P3.4/ECI_2，P3.5/CCP0_2，P3.7/CCP1_2，P3.7/CCP2_2]
1	0	CCP在[P2.4/ECI_3，P2.5/CCP0_3，P2.7/CCP1_3，P3.7/CCP2_3]
1	1	无效

二.CCP/PCA/PWM模块的应用（均以模块0为例）

1.用作外部中断

此作用和外部中断基本类似，但通过此模块可使用上升沿触发，而一般外部中断则不行。

#include "stc15.h"

void main()
{
	P_SW1&=0xBF; //选择第一组管脚，PCA0为P1.1
	CMOD=0x00;	//时钟源为SYSclk/12，禁止计数器溢出中断
	CCON=0x00;	//初始化PCA控制寄存器，具体可查找上述寄存器				
	CCAPM0=0x11;	//设置下降沿捕获，打开捕获中断

	EA=1;	//打开总中断	
	while(1);
}

//PCA中断，此处类似于外部中断
void PCA_Int() interrupt 7
{
	CCF0=0;	//捕获/比较中断标志位清零
	//······
}

2.用作不可重装载16位定时器（2种方式：溢出和比较）

1.第一种方式利用计数器的溢出产生中断，和通用定时器原理基本相同。

#include "stc15.h"
sbit relay=P0^4;

void main()
{
	P_SW1&=0xBF;	//使用第一组管脚
	CCON=0x00;		//初始化PCA控制寄存器，具体可查找上述寄存器	
	CMOD=0x01; 		//时钟源为SYSclk/12，允许计数器溢出中断
	CCAPM0=0x00;	//关闭比较的功能，禁止比较产生中断，即只可以通过计数器溢出产生中断
	
	CL=(65535-921);	//计数器初值，1000us*11.0592/12≈921，即每1ms进入一次中断
	CH=(65535-921)>>8;
	
	CR=1;	//使能PCA模块
	EA=1;
	while(1);
}


void PCA_Int() interrupt 7
{
	static unsigned int count;
	CF=0;	//溢出中断标志位清零
	CL=(65535-921);	//重装载计数器初值
	CH=(65535-921)>>8;
	count++;
	if(count==1000)	//1s
	{
		count=0;
		P2=0xa0;
		relay=!relay;
		P2=0x00;
	}
}

2.第二种方式功能与通用定时器类似，不同点在于产生中断的条件。通用定时器是设置计数器的初值，当溢出（即65535）时将产生中断。而此种方式是通过计数器与比较器的值匹配产生中断。
此外，此方法可以稍加改变，输出高速脉冲，详见代码！

#include "stc15.h"

void main()
{
	P_SW1&=0xBF;	//使用第一组管脚
	CCON=0x00;		//初始化PCA控制寄存器，具体可查找上述寄存器	
	CMOD=0x00; 		//时钟源为SYSclk/12，禁止计数器溢出中断
	CCAPM0=0x49;	//允许比较器功能，允许比较中断。
//  CCAPM0|=0x04;   //此时如果将翻转控制位置1，每次比较都会将输出口电平翻转，
					//那么P1.1口将输出高速脉冲，其频率为500kHz
					//因为由下面设定，中断间隔时间为1ms，那么一个周期为2ms。
	
	CL=0;			//复位计数器
	CH=0;
	
	CCAP0L=921;	//设置比较值,当计数器达到此值时进入中断，1000us*12/11.0592≈921，即每1ms进入一次中断
	CCAP0H=921>>8;
	
	CR=1;	//打开PCA模块
	EA=1;
	while(1);
}


void PCA_Int() interrupt 7
{
	static unsigned int count;
	CCF0=0;		//捕获/比较中断标志位清零
	CL=0;	//复位计数器
	CH=0;
	count++;	
	if(count==1000)	//1s
	{
		count=0;
		//······
	}
}

3.用于PWM输出

PWM的频率与选择的时钟源以及位数有关，以我的代码为例，使用定时器0的溢出频率为时钟频率，此处为100kHz；而选择的是8位PWM模式（所谓8位PWM，即计数器和比较器只采用低8位进行比较，因此计数只有0~255），所以PWM的频率Freq=100kHz/256=390.625Hz。（之所以使用定时器0作为时钟源，是因为系统时钟直接分频所得的PWM频率仍然过大，无法用我STM32编的简易示波器采样显示。此外，使用定时器为时钟源可以随意控制频率，灵活度更好）

PWM的占空比由PCA计数器和比较器决定。当[0,CL]<[EPCnL,CCAPnL](此处的EPCnL可翻看PCA_PWM寄存器}时，输出低电平；当[0,CL]≥[EPCnL,CCAPnL]时，输出高电平。当CL发生溢出时，[EPCnH,CCAPnH]自动装载到[EPCnL,CCAPnL]中，以此实现无干扰更新PWM。

注：
1.使用PWM模式时，一定要将PWMn和ECOMn位置1！对应代码中的CCAPM0=0x42。
2.由于3个模块共用一个计数器和时钟源，所以计数频率一定相同，只可以通过改变PWM的位数使3个模块输出不同的频率；通过改变3个模块的比较器数值，使3个模块输出不同占空比的PWM。

#include "stc15.h"

//定时器0初始化函数，用于PCA的时钟源
void Timer0Init(void)		//10us
{
	AUXR &= 0x7F;		//12T模式
	TMOD &= 0xF0;		//定时器模式
	TL0 = 0xF7;		
	TH0 = 0xFF;		
	TF0 = 0;		
	TR0 = 1;		
}

void main()
{
	Timer0Init();
	P_SW1&=0xBF;	//用第一组管脚，此处即P1.1用于PWM输出
	CCON=0x00;		//初始化，不需要中断，所以全部关闭	
	CMOD=0x04; 		//定时器0的溢出频率作为时钟频率
	PCA_PWM0=0x00;	//工作于8位PWM模式
	CCAP0H = CCAP0L = 0x80;	//占空比为(0x100-0x80)/0x100=50%
	
	CCAPM0=0x42;	//允许比较器，使用PWM输出模式
	
	CR=1;	//使能PCA模块
	while(1);
}