011第十一章脉波宽度调变Pulse Width Modulation.docx
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011第十一章脉波宽度调变PulseWidthModulation
第十一章脈波寬度調變（PulseWidthModulation）
11-1、簡介
脈波寬度調變（PulseWidthModulation，（PWM））基本的控制原理是根據輸入信號的大小，調整輸出脈波的寬度，而此脈波的頻率為固定。
如圖11-1（a）所示是一個正弦波的正半週波形，若取樣點如圖11-1（a）所示，根據取樣值的大小，來決定脈波的寬度。
因此就可以得到如圖11-1（b）所示的脈衝列。
圖11-1：
PWM基本控制原理
PWM的輸出時序如圖11-2所示。
PWM輸出有兩個名詞需要注意到：
Period和DutyCycle。
當PWM輸出由此次變High到下一次變High的時間稱為Period；而PWM輸出保持在High
（1）的時間除以Period，稱呼它為PWM的DutyCycle。
圖11-2：
PWM輸出時序圖
11-2、ET44M210的PWM
ET44M210微控制器提供兩組16位元解析度的PWM輸出。
PWM0是連接到PORTA的Bit7，PWM1是連接到PORTC的Bit5。
因為ET44M210微控制器的PWM輸出是16位元的解析度，因此DutyCycle是由2個暫存器所決定：
DutyCycleHighByte（DT0H；DT1H）和DutyCycleLowByte（DT0L；DT1L）。
DT0H：
DT0L是針對PWM0所設定的暫存器；DT1H：
DT1L是針對PWM1所設定的暫存器，統稱為DTX。
另外ET44M210也定義了一組16位元的DutyCycleLatch暫存器，DutyCycleLatch暫存器是由2個暫存器所決定：
DutyCycleLatchHighByte（DL0H；DL1H）和DutyCycleLatchLowByte（DL0L；DL1L）。
DL0H：
DL0L是針對PWM0所設定的暫存器；DL1H：
DL1L是針對PWM1所設定的暫存器，統稱為DLX。
DutyCycleLatch暫存器是唯讀的暫存器。
PWM的Period也是由2個暫存器所決定：
PeriodHighByte（PRD0H；PRD1H）和PeriodLowByte（PRD0L；PRD1L）。
PRD0H：
PRD0L是針對PWM0所設定的暫存器；PRD1H：
PRD1L是針對PWM1所設定的暫存器，統稱為PRDX。
在ET44M210內部有2個與PWM有關的16位元計數器：
TMR0和TMR1。
TMR0是針對PWM0所設定的計數器；TMR1是針對PWM1所設定的計數器，統稱為TMRX。
當PWM啟動之後，SystemClock就會送到TMRX開始上數，此時會將PWM輸出接腳設為1，在此同時會分別與DLX與PRDX做比較；當TMRX的值等於DLX的值時，PWM輸出接腳會設為0。
當TMRX的值等於PRDX的值時，會將PWM輸出接腳設為1，並且將TMRX清除為0，同時PWM的中斷旗標也會設為1。
當TMRX被清除為0的同時，會將DTX的值Latch在DLX內。
Note：
當要改變Period時必須先將PWM的功能Disable。
DutyCycle的計算公式入下所示：
DutyCycle＝（DTX＋1）×（2∕FSCO）
FSCO＝SystemClock
Period的計算公式入下所示：
Period＝（PRDX＋2）×（2∕FSCO）
FSCO＝SystemClock
如圖11-3所示為PWM的功能方塊圖。
圖11-3：
PWM功能方塊圖
11-3、與PWM相關的暫存器
Ø中斷旗標暫存器（InterruptFlagRegister）–INTF（0x11）
7
6
5
4
3
2
1
0
ADIF
RBFIF
PWM1IF
PWM0IF
EINT1F
EINT0F
TCCOF
FRCOF
✓Bit4~Bit5（PWM0IF&PWM1IF）:
PWM中斷旗標：
當TMRX等於PRDX時，中斷條件成立，此位元設為1。
以軟體指令清除。
ØPWMDutyCycle暫存器（PWMDuty）–DT0L（0x21）/DT0H（0x22）&DT1L（0x27）/DT1H（0x28）
DT0L
7
6
5
4
3
2
1
0
DT07
DT06
DT05
DT04
DT03
DT02
DT01
DT00
DT0H
7
6
5
4
3
2
1
0
DT0F
DT0E
DT0D
DT0C
DT0B
DT0A
DT09
DT08
DT1L
7
6
5
4
3
2
1
0
DT17
DT16
DT15
DT14
DT13
DT12
DT11
DT10
DT1H
7
6
5
4
3
2
1
0
DT1F
DT1E
DT1D
DT1C
DT1B
DT1A
DT19
DT18
DT0H:
:
DT0L是PWM0輸出的DutyCycle。
DT1H:
:
DT1L是PWM1輸出的DutyCycle。
ØPWMPeriod暫存器（PWMPeriod）–PRD0L（0x23）/PRD0H（0x24）&PRD1L（0x29）/PRD1H（0x2A）
PRD0L
7
6
5
4
3
2
1
0
PRD07
PRD06
PRD05
PRD04
PRD03
PRD02
PRD01
PRD00
PRD0H
7
6
5
4
3
2
1
0
PRD0F
PRD0E
PRD0D
PRD0C
PRD0B
PRD0A
PRD09
PRD08
PRD1L
7
6
5
4
3
2
1
0
PRD17
PRD16
PRD15
PRD14
PRD13
PRD12
PRD11
PRD10
PRD1H
7
6
5
4
3
2
1
0
PRD1F
PRD1E
PRD1D
PRD1C
PRD1B
PRD1A
PRD19
PRD18
PRD0H:
:
PRD0L是PWM0輸出Period。
PRD0H:
:
PRD0L是PWM1輸出Period。
ØPWMDutyCycleLatch暫存器（PWMDutyLatch）–DL0L（0x25）/DL0H（0x26）&DL1L（0x2B）/DL1H（0x2C）
DL0L
7
6
5
4
3
2
1
0
DL07
DL06
DL05
DL04
DL03
DL02
DL01
DL00
DL0H
7
6
5
4
3
2
1
0
DL0F
DL0E
DL0D
DL0C
DL0B
DL0A
DL09
DL08
DL1L
7
6
5
4
3
2
1
0
DL17
DL16
DL15
DL14
DL13
DL12
DL11
DL10
DL1H
7
6
5
4
3
2
1
0
DL1F
DL1E
DL1D
DL1C
DL1B
DL1A
DL19
DL18
DL0H:
:
DL0L是PWM0輸出DutyCycleLatch暫存器。
DL1H:
:
DL1L是PWM1輸出DutyCycleLatch暫存器。
Note：
這是唯讀的暫存器
Ø週邊功能致能控制暫存器（PeripheralsEnableControl）–PRIE（0x80）
7
6
5
4
3
2
1
0
SPIE
USBE
WME
ADE
PWM1E
PWM0E
TCCE
FRCE
此暫存器控制是否啟用週邊功能。
當設為0時，表示不啟用該週邊功能，當設為1時，表示啟用該週邊功能。
✓Bit2（PWM0E）：
脈寬調變0（PWM0）功能致能位元。
✓Bit3（PWM1E）：
脈寬調變1（PWM1）功能致能位元。
Ø中斷功能致能控制暫存器（InterruptsEnableControl）–INTE（0x81）
7
6
5
4
3
2
1
0
GIE
RBFIE
PWM1IE
PWM0IE
EINT1E
EINT0E
TCCOE
FRCOE
此暫存器控制是否啟用中斷功能。
當設為0時，表示不啟用中斷功能，當設為1時，表示啟用中斷功能。
✓Bit4（PWM0IE）：
脈寬調變（PWM0）一個週期完成中斷功能致能位元。
✓Bit5（PWM1IE）：
脈寬調變（PWM1）一個週期完成中斷功能致能位元。
Ø脈寬調變控制暫存器（PWMControlRegister）–PWMCR（0x98）
7
6
5
4
3
2
1
0
-
-
-
-
S_PWM1
S_PWM0
-
-
✓Bit2（S_PWM0）：
SelectedPWM0outputenable
此位元是設定PWM0輸出致能位元。
當設為0時，表示DisablePWM0輸出，當設為1時，表示EnablePWM0輸出。
✓Bit3（S_PWM1）：
SelectedPWM1outputenable
此位元是設定PWM1輸出致能位元。
當設為0時，表示DisablePWM1輸出，當設為1時，表示EnablePWM1輸出。
✓Bit0,Bit1andBit4~Bit7：
保留
11-4、程式範例
1.實習1-PWM喇叭音效控制實習
Ø動作說明
程式使用PWM功能，使喇叭發出聲音。
Ø硬體連接
此範例使用ET44M210的實驗電路板。
Ø程式說明
此範例使用PWM功能，
PWM0：
DutyCycle＝（DTX＋1）×（2∕FSCO）=（33）×（2∕6MHz）=11μs。
Period＝（PRDX＋2）×（2∕FSCO）=（259）×（2∕6MHz）=86μs。
PWM1：
DutyCycle＝（DTX＋1）×（2∕FSCO）=（33）×（2∕6MHz）=11μs。
Period＝（PRDX＋2）×（2∕FSCO）=（1030）×（2∕6MHz）=343μs。
程式一開始先起始PWM設定：
清除PWM相關暫存器，設定PWM暫存器的值。
主程式只需等待PWM中斷發生。
Note：
由於實驗電路板的喇叭是連接到PWM1，因此PWM0並不需要Enable。
Ø流程圖
Ø程式碼
PWM01.dt中副程式及程式區段說明
PWM01.dt程式共包含了5個副程式及程式區段，依照程式的撰寫順序有：
PWM:
、EXIT:
、CLR_PWM1_FLAG:
、INITIAL:
、PWM_START:
為了方便讀者閱讀瞭解，針對程式中所定義的LAB
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