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[单片机框架][bsp层][N32G4FR][bsp_pwm] pwm配置和使用

news 来源：原创 2024/5/19 16:11:24

TIMx 主要功能

通用 TIMx （TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5）定时器功能包括：
 16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
 16 位可编程（可以实时修改）预分频器，计数器时钟频率的分频系数为 1～65536 之间的任意数值

 4 个独立通道：
 输入捕获
 输出比较
 PWM 生成（边缘或中间对齐模式）
 单脉冲模式输出

 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路

 如下事件发生时产生中断/DMA：
 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化（通过软件或者内部/外部触发）
 触发事件（计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数）
 输入捕获
 输出比较

 支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路
 支持捕获 IO 信号或比较器输出信号
 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
在这里插入图片描述

PWM 模式

脉冲宽度调制（PWM）模式可以产生一个由 TIMx_AR 寄存器确定频率、由 TIMx_CCDATx 寄存器确定占
空比的信号。
TIMx_CCMODx 寄存器中的 OCxMD 位写入’110’（PWM 模式 1）或’111’（PWM 模式 2），能够独立地设置每个 OCx 输出通道产生一路 PWM。必须设置 TIMx_CCMODx 寄存器 OCxPEN 位以使能相应的预装载寄存器，最后还要设置 TIMx_CTRL1 寄存器的 ARPEN 位，（在向上计数或中心对称模式中）使能自动重装载的预装载寄存器。

仅当发生一个更新事件的时候，预装载寄存器才能被传送到影子寄存器，因此在计数器开始计数之前，必须通过设置 TIMx_EVTGEN 寄存器中的 UDGN 位来初始化所有的寄存器。

OCx 的极性可以通过软件在 TIMx_CCEN 寄存器中的 CCxP 位进行设置，它可以设置为高电平有效或低电平有效。
TIMx_CCEN 寄存器中的 CCxEN 位控制 OCx 输出使能。详见 TIMx_CCENx 寄存器的描述。在 PWM 模式（模式 1 或模式 2）下，TIMx_CNT 和 TIMx_CCDATx 始终在进行比较，（依据计数器的计数方向）以确定是否符合 TIMx_CCDATx≤TIMx_CNT或者 TIMx_CNT≤TIMx_CCDATx。
然而为了与 OCREF_CLR 的功能（在下一个 PWM 周期之前，ETR 信号上的一个外部事件能够清除 OCxREF）一致，OCxREF 信号只能在下述条件下产生：
 当比较的结果改变
 当输出比较模式（TIMx_CCMODx 寄存器中的 OCxMD 位）从“冻结”（无比较，OCxMD=’000’）切换到某个 PWM 模式（OCxMD=’110’或’111’）。

这样在运行中可以通过软件强置 PWM 输出。

根据 TIMx_CTRL1 寄存器中 CAMSEL 位的状态，定时器能够产生边沿对齐的 PWM 信号或中央对齐的PWM 信号。
PWM 边沿对齐模式
 向上计数配置
当 TIMx_CTRL1 寄存器中的 DIR 位为低的时候执行向上计数。参看 12.3.2 节。
当 TIMx_CNT<TIMx_CCDATx 时 PWM 信号参考 OCxREF 为高，否则为低。如果 TIMx_CCDATx 中的比
较值大于自动重装载值（TIMx_AR），则 OCxREF 保持为’1’。如果比较值为 0，则 OCxREF 保持为’0’。
下图为 TIMx_AR=8 时边沿对齐的 PWM 波形示例。

#include "n32g4fr.h"
#include "n32g4fr_tim.h"
#include "bsp_pwm.h"
#include "errorno.h"

#define PWM_TIM1            (uint32_t)TIM1
#define PWM_TIM2            (uint32_t)TIM2
#define PWM_TIM3            (uint32_t)TIM3
#define PWM_TIM5            (uint32_t)TIM5
#define PWM_TIM8            (uint32_t)TIM8

#define GPIO_A_GROUP        (uint32_t)GPIOA
#define GPIO_B_GROUP        (uint32_t)GPIOB

#define DBG_CTRL            (uint32_t*)0xE0042004
#define _DBG_TIM1_STOP      (1 << 10)
#define _DBG_TIM8_STOP      (1 << 17)

#define PWM_CONFIG_PIN       0
#define PWM_CONFIG_TIM       1
#define PWM_CONFIG_CH        2
#define PWM_CONFIG_GROUP     3

#define PWM_CH1             0
#define PWM_CH2             1
#define PWM_CH3             2
#define PWM_CH4             3

#define APB1_PRES_VALUE     11
#define APB2_PRES_VALUE     4


const static uint32_t pwm_config[10][4] =
{
    { GPIO_PIN_0,   PWM_TIM5, PWM_CH1, GPIO_A_GROUP },  // PA0
    { GPIO_PIN_6,   PWM_TIM3, PWM_CH1, GPIO_A_GROUP },  // PA6      conflict with i2c
    { GPIO_PIN_7,   PWM_TIM8, PWM_CH1, GPIO_A_GROUP },  // PA7
    { GPIO_PIN_8,   PWM_TIM1, PWM_CH1, GPIO_A_GROUP },  // PA8
    { GPIO_PIN_9,   PWM_TIM1, PWM_CH2, GPIO_A_GROUP },  // PA9      conflict with uart
    { GPIO_PIN_10,  PWM_TIM1, PWM_CH3, GPIO_A_GROUP },  // PA10
    { GPIO_PIN_11,  PWM_TIM1, PWM_CH4, GPIO_A_GROUP },  // PA11
    { GPIO_PIN_5,   PWM_TIM3, PWM_CH2, GPIO_B_GROUP },  // PB5_C
    { GPIO_PIN_10,  PWM_TIM2, PWM_CH3, GPIO_B_GROUP },  // PB10_C   conflict with i2c
    { GPIO_PIN_11,  PWM_TIM2, PWM_CH4, GPIO_B_GROUP },  // PB11_C   conflict with i2c
};

static void bsp_pwm_en_dbg_stop(void)
{
    uint32_t* p = DBG_CTRL;

    *p |= DBG_TIM1_STOP;
    *p |= DBG_TIM8_STOP;
}

static void bsp_pwm_gpio_remap(int pin)
{
    if (pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM] == PWM_TIM1)
    {
        GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_ALL_RMP_TIM1, ENABLE);
    }
    else if (pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM] == PWM_TIM2)
    {
        GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_ALL_RMP_TIM2, ENABLE);
    }
    else if (pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM] == PWM_TIM3)
    {
        GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_PART1_RMP_TIM3, ENABLE);
    }
}

static void bsp_pwm_init_cmp(int pin, OCInitType tim_oc_init_st)
{
    uint32_t PWM_CMP = pwm_config[pin][PWM_CONFIG_CH];
    TIM_Module* TIMx = (TIM_Module*)pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM];

    if (PWM_CMP == PWM_CH1)
    {
        TIM_InitOc1(TIMx, &tim_oc_init_st);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH2)
    {
        TIM_InitOc2(TIMx, &tim_oc_init_st);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH3)
    {
        TIM_InitOc3(TIMx, &tim_oc_init_st);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH4)
    {
        TIM_InitOc4(TIMx, &tim_oc_init_st);
    }
}

void bsp_pwm_init(uint8_t pin, uint8_t val)
{
    uint16_t Channel_Pulse = 0;
    uint16_t PrescalerValue = 0;
    uint16_t timer_period = BSP_PWM_FULL;
    GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitType TIM_TimeBaseStructure;
    OCInitType TIM_OCInitStructure;
    TIM_Module* TIMx = (TIM_Module*)pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM];

    RCC_EnableAPB1PeriphClk(RCC_APB1_PERIPH_TIM2 | RCC_APB1_PERIPH_TIM3 | RCC_APB1_PERIPH_TIM5, ENABLE);
    RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_GPIOA | RCC_APB2_PERIPH_GPIOB | RCC_APB2_PERIPH_TIM1 |
    RCC_APB2_PERIPH_AFIO | RCC_APB2_PERIPH_TIM8, ENABLE);

    if (pin >= BSP_PWM_8)
    {
        bsp_pwm_gpio_remap(pin);
    }
    GPIO_InitStructure.Pin        = pwm_config[pin][PWM_CONFIG_PIN];
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitPeripheral((GPIO_Module*)pwm_config[pin][PWM_CONFIG_GROUP], &GPIO_InitStructure);
    if ((TIMx == (TIM_Module*)PWM_TIM1)||(TIMx == (TIM_Module*)PWM_TIM8))
    {
        bsp_pwm_en_dbg_stop();
        PrescalerValue = APB1_PRES_VALUE;
    }
    else
    {
        PrescalerValue = APB2_PRES_VALUE;
    }
    Channel_Pulse = (uint16_t)((val * (timer_period - 1)) / 100);
    TIM_TimeBaseStructure.Prescaler = PrescalerValue;
    TIM_TimeBaseStructure.CntMode   = TIM_CNT_MODE_UP;
    TIM_TimeBaseStructure.Period    = timer_period;
    TIM_TimeBaseStructure.ClkDiv    = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.RepetCnt  = 0;
    TIM_InitTimeBase(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_OCInitStructure.OcMode       = TIM_OCMODE_PWM2;
    TIM_OCInitStructure.OutputState  = TIM_OUTPUT_STATE_ENABLE;
    TIM_OCInitStructure.OutputNState = TIM_OUTPUT_NSTATE_ENABLE;
    TIM_OCInitStructure.Pulse        = Channel_Pulse;
    TIM_OCInitStructure.OcPolarity   = TIM_OC_POLARITY_LOW;
    TIM_OCInitStructure.OcNPolarity  = TIM_OCN_POLARITY_HIGH;
    TIM_OCInitStructure.OcIdleState  = TIM_OC_IDLE_STATE_SET;
    TIM_OCInitStructure.OcNIdleState = TIM_OC_IDLE_STATE_RESET;
    TIM_Enable(TIMx, ENABLE);
    bsp_pwm_init_cmp(pin, TIM_OCInitStructure);
    if ((TIMx == TIM1)||(TIMx == TIM8))
    {
        TIM_EnableCtrlPwmOutputs(TIMx, ENABLE);
    }
    else
    {
        TIM_ConfigOc2Preload(TIMx, TIM_OC_PRE_LOAD_ENABLE);
    }
}

void bsp_pwm_set(uint8_t pin, uint8_t val)
{
    uint32_t PWM_CMP = pwm_config[pin][PWM_CONFIG_CH];
    TIM_Module* TIMx = (TIM_Module*)pwm_config[pin][PWM_CONFIG_TIM];

    if (PWM_CMP == PWM_CH1)
    {
        TIM_SetCmp1(TIMx, val);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH2)
    {
        TIM_SetCmp2(TIMx, val);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH3)
    {
        TIM_SetCmp3(TIMx, val);
    }
    else if (PWM_CMP == PWM_CH4)
    {
        TIM_SetCmp4(TIMx, val);
    }
}

#ifndef _BSP_PWM_H_
#define _BSP_PWM_H_

#define BSP_PWM_FULL    255
#define BSP_PWM_EMPTY   0

#define BSP_PWM_1       0
#define BSP_PWM_2       1
#define BSP_PWM_3       2
#define BSP_PWM_4       3
#define BSP_PWM_5       4
#define BSP_PWM_6       5
#define BSP_PWM_7       6
#define BSP_PWM_8       7
#define BSP_PWM_9       8
#define BSP_PWM_10      9

void bsp_pwm_init(uint8_t pin, uint8_t val);
void bsp_pwm_set(uint8_t pin, uint8_t val);

#endif