飞思卡尔处理器PWM模块精讲.docx

1、飞思卡尔处理器PWM模块精讲一、手把手教你写S12XS128程序-PWM模块介绍注：第二部分在第10页。该教程以MC9S12XS128单片机为核心进行讲解，全面阐释该16位单片机资源。本文为第一讲，开始介绍该MCU的PWM模块。PWM 调制波有 8 个输出通道，每一个输出通道都可以独立的进行输出。每 一个输出通道都有一个精确的计数器（计算脉冲的个数），一个周期控制寄存器 和两个可供选择的时钟源。每一个 PWM 输出通道都能调制出占空比从 0100% 变化的波形。PWM 的主要特点有：1、它有 8 个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。2、每一个输出通道都有一个精确的计数器。3、

2、每一个通道的 PWM 输出使能都可以由编程来控制。4、PWM 输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。5、周期和脉宽可以被双缓冲。当通道关闭或 PWM 计数器为 0 时，改变周期和脉宽才起作用。6、8 字节或 16 字节的通道协议。7、有 4 个时钟源可供选择（A、SA、B、SB），他们提供了一个宽范围的时 钟频率。8、通过编程可以实现希望的时钟周期。9、具有遇到紧急情况关闭程序的功能。 10、每一个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。1、PWM启动寄存器PWMEPWME 寄存器每一位如图 1 所示： 复位默认值：0000 0000B图 1 PWME 寄存器每一个PWM 的输出通道

3、都有一个使能位 PWMEx 。它相当于一个开关，用来启动和关闭相应通道的 PWM 波形输出。当任意的 PWMEx 位置 1，则相关的 PWM 输出通道就立刻可用。用法： PWME7=1 - 通道7 可对外输出波形PWME7=0 - 通道7 不能对外输出波形 注意：在通道使能后所输出的第一个波形可能是不规则的。当输出通道工作在串联模式时（PWMCTL 寄存器中的 CONxx 置1），那么）使能相应的 16 位 PWM 输出通道是由 PWMEx 的高位控制的，例如 ：设置 PWMCTL_CON01 = 1,通道0、1级联，形成一个16位 PWM 通道，由通道 1 的使能位控制 PWM 的输出。2、

4、PWM时钟选择寄存器PWMCLKPWMCLK 寄存器每一位如图3 所示： 复位默认值：0000 0000B图2 PWMCLK 寄存器S12的PWM 共有四个时钟源，每一个 PWM 输出通道都有两个时钟可供选择（ClockA、ClockSA 或Clock B、ClockSB）。其中0、1、4、5 通道可选用ClockA和ClockSA，2、3、6、7 通道可选用ClockB、ClockSB 通道。该寄存器用来实现几个通道时钟源的选择。用法： PCLK0 = 1 - 通道0（PTP0）的时钟源设为ClockSA PCLK2 = 0 - 通道2（PTP2）的时钟源设为ClockB1、PWM预分频寄存

5、器PWMPRCLKPWMPRCLK 寄存器每一位如图3 所示： 复位默认值：0000 0000B图 3 PWMPRCLK 寄存器PWMPRCLK 寄存器包括ClockA预分频和ClockB预分频的控制位。ClockA、ClockB的值为总线时钟的1/2n (0n7)，具体设置参照图4和图5图 4 Clock A 预分频设置图5 Clock B 预分频设置PCKB0PCKB2 是对ClockB进行预分频。PCKA0PCKA2 是对ClockA进行预分频。2、PWM分频寄存器PWMSCLA、PWMSCLBPWMSCLA 寄存器每一位如图 6所示：图6 PWMSCLA寄存器Clock SA 是通过对

6、 PWMSCLA 寄存器的设置来对ClockA 进行分频而产生的。其计算公式为：Clock SA=Clock A /(2*PWMSCLA)PWMSCLB 寄存器与PWMSCLA 寄存器相似，Clock SB 就是通过对PWMSCLB 寄存器的设置来对 ClockB 进行分频而产生的。其计算公式为：Clock SB=Clock B /(2*PWMSCLB)1、PWM极性选择寄存器PWMPOLPWMPOL 寄存器每一位如图7 所示：该寄存器是07通道PWM输出起始极性控制位，用来设置PWM输出的起始电平。 用法：PWMPOL_PPOL0=1- 通道 0 在周期开始时输出为高电平，当计数器等于占空比

7、寄存器的值时，输出为低电平。对外输出波形先是高电平然后再变为低电平。2、PWM波形对齐寄存器PWMCAEPWMCAE 寄存器每一位如图 8 所示：图 8 PWMCAE 寄存器PWMCAE 寄存器包含 8 个控制位来对每个 PWM 通道设置左对齐输出或中心对齐输出。用法: PWMCAE_CAE0 = 1 - 通道0 中心对齐输出 PWMCAE_CAE7 = 0 - 通道7 左对齐输出注意：只有输出通道被关闭后才能对其进行设置，即通道被激活后不能对其进行设置。1、PWM控制寄存器PWMCTLPWMCTL 寄存器每一位如图 9 所示：图 9 PWMCTL 寄存器该控制寄存器设定通道的级联和两种工作模

8、式：等待模式和冻结模式。这两种模式如图10和图11所示。 图10 等待模式 图11 冻结模式只有当相应的通道关闭后，才能改变 这些控制字。用法：PWMCTLCON67=1 - 通道 6、7 级联成一个16位的PWM通道。此时只有 7 通道的控制字起作用，原通道7的使能位、PWM输出极性选择位、时钟选择控制位以及对齐方式选择位用来设置级联后的PWM输出特性PWMCTLCON67=0 - 通道 6，7 通道不级联CON45、CON23、CON01 的用法同 CON67 相似。设置此控制字的意义在于扩大了 PWM 对外输出脉冲的频率范围。PSWAI=1 - MCU 一旦处于等待状态，就会停止时钟的输

9、入。这样就不会因时钟在空操作而费电；当它置为 0，则 MCU 就是处于等待状态，也允许时钟的输入。PFRZ=1 - MCU 一旦处于冻结状态，就会停止计数器工作。S12微控制器PWM模块是由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY组成。1、左对齐方式在该方式下，脉冲计数器为循环递增计数，计数初值为0 。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始一个输出周期。当计数值与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，将触发器置位，而PWMCNT继续计数；当计数值与周期常数寄存器PWMPER相等时，比较器2输出有效，将触发器复位，

10、同时PWMCNT也复位，结束一个输出周期。原理参照图14：图14 PWM左对齐方式2、中心对齐方式在该方式下，脉冲计数器为双向计数，计数初值为0 。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始输出一个周期。当计数器与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，触发器翻转，而PWMCNT继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器2输出有效，此时改变PWMCNT的计数方向，使其递解计数；当PWMCNT再次与PWMDTY相等时，比较器1再一次输出有效，使触发器再次翻转，而PWMCNT继续递减计数，等待PWMCNT减回至0，完成一个输出周期。原理参照图15:

11、图15 中心对齐方式3、周期计算方法左对齐方式：输出周期 = 通道周期 PWMPERx中心对齐方式：输出周期 = 通道周期 PWMPERx 24、脉宽计算方法左对齐方式：占空比 = (PWMPERx - PWMDTYx) / PWMPERx 100%中心对齐方式：占空比 = PWMDTYx / PWMPERx 100%1、PWM通道计数寄存器 PWMCNTxPWMCNTx 寄存器共有 8个，每一个通道都有一个8位PWM加/减双向计数器，通道级联后可变成16位PWM加/减双向计数器。下面以PWMCNT0为例对 PWMCNTx 寄存器进行介绍。PWMCNT0 寄存器如图 12 所示：图 12 PW

12、MCNT0 寄存器 计数器以所选时钟源的频率运行。计数器在任何时候都可以被读，而不影响计数，也不影响对 PWM 通道的操作。任何值写入 PWMCNT0 寄存器都会导致计数器复位置 0，且其计数方向会 被设置为向上计数，并且会立刻从缓冲器载入任务和周期值，并会根据翻转极性的设置来改变输出。当计数器达到计数值后，会自动清零。只有当通道使能后，计数器才开始计数。2、PWM通道周期寄存器PWMPERxPWMPERx 寄存器共有 8 个，每一个通道都有一个这样的周期寄存器。这个 寄存器的值就决定了相关 PWM 通道的周期。每一个通道的周期寄存器都是双缓 冲的，因此如果当通道使能后，改变他们的值，将不会发

13、生任何作用，除非当下列情况之一发生：*有效的周期结束。*对计数器进行写操作（计数器复位）*通道不可用（PWMEx = 0）这样就会使 PWM 输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间 进行交替变换。如果通道不可用，那么对周期寄存器进行写操作，将会直接图表 1导致 周期寄存器同缓冲器一起闭锁。图 13 所示的是 PWMPER0 寄存器：图 13 PWMPER0 寄存器3、PWM通道占空比寄存器PWMDTYxPWMDTYx 寄存器也有 8 个，每一个通道都有一个这样的占空比常数寄存 器。这个寄存器的值就决定了相关 PWM 通道输出波形的占空比。每一个通道的 占空比寄存器都是双缓冲的，因此

14、如果当通道被激活后，改变他们的值将不会发生任何作用，除非当下列情况之一发生：*有效的周期结束。*对计数器进行写操作（计数器复位）*通道不可用（PWMEx = 0）这样就会使 PWM 输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间 进行交替变换。如果通道没有被激活，那么对占空比常数寄存器进行写操作，将会直接导致周期寄存器同缓冲器一起闭锁。当计数值与占空比常数 PWMDTY 相等时，则比较输出器有效，这时就会将触发器置位，然后 PWMCNT 继续计数，当计数值与周期常数 PWMPER 相等时，比较器输出有效，将触发器复位，同时也使 PWMCNT 复位，结束一个输出周期。S12微控制器PWM模块

15、是由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY组成。1、左对齐方式在该方式下，脉冲计数器为循环递增计数，计数初值为0 。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始一个输出周期。当计数值与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，将触发器置位，而PWMCNT继续计数；当计数值与周期常数寄存器PWMPER相等时，比较器2输出有效，将触发器复位，同时PWMCNT也复位，结束一个输出周期。原理参照图14：图14 PWM左对齐方式2、中心对齐方式在该方式下，脉冲计数器为双向计数，计数初值为0 。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0

16、开始对时钟信号递增计数，开始输出一个周期。当计数器与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，触发器翻转，而PWMCNT继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器2输出有效，此时改变PWMCNT的计数方向，使其递解计数；当PWMCNT再次与PWMDTY相等时，比较器1再一次输出有效，使触发器再次翻转，而PWMCNT继续递减计数，等待PWMCNT减回至0，完成一个输出周期。原理参照图15:图15 中心对齐方式3、周期计算方法左对齐方式：输出周期 = 通道周期 PWMPERx中心对齐方式：输出周期 = 通道周期 PWMPERx 24、脉宽计算方法左对齐方式：占空比 = (P

17、WMPERx - PWMDTYx) / PWMPERx 100%中心对齐方式：占空比 = PWMDTYx / PWMPERx 100%PWM 初始化步骤总结1、禁止PWM PWME = 02、选择时钟 PWMPRCLK，PWMSCLA，PWMSCLB，PWMCLK3、选择极性 PWMPOL4、选择对齐方式 PWMCAE5、选择占空比和周期 PWMDTYx， PWMPERx6、使能PWM PWME = 1【例程1】/-/功能说明：MC9S12XS128-PWM例程/使用说明：实现通道3(PTP3)输出频率为1KHz，占空比为50%的方波，用示波器观察/程序设计：电子设计吧【】/设计时间：2010

18、.01.21/-/#include /* common defines and macros */#include derivative.h /* derivative-specific definitions */-初始化函数-/-时钟初始化程序-/void PLL_Init(void) /PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1) /锁相环时钟=2*16*(2+1)/(1+1)=48MHz REFDV=1; /总线时钟=48/2=24MHz SYNR=2; while(!(CRGFLG&0x08); CLKSEL=0x80; /选定锁相环时钟/-PWM初始化程序-

19、/void PWM_Init(void) PWME_PWME3=0x00; / Disable PWM 禁止 PWMPRCLK=0x33; / 0011 0011 A=B=24M/8=3M 时钟预分频寄存器设置 PWMSCLA=150; / SA=A/2/150=10k 时钟设置 PWMSCLB=15; / SB=B/2/15 =100k 时钟设置 PWMCLK_PCLK3=1; / PWM3-SB 时钟源的选择 PWMPOL_PPOL3=1; / Duty=High Time 极性设置 PWMCAE_CAE3=0; / Left-aligned 对齐方式设置 PWMCTL=0x00; / n

20、o concatenation 控制寄存器设置 PWMPER3=100; / Frequency=SB/100=1K 周期寄存器设置 PWMDTY3=50; / Duty cycle = 50% 占空比寄存器设置 PWME_PWME3=1; / Enable PWM 使能 /-主函数-/void main(void) /* put your own code here */ PLL_Init(); PWM_Init(); EnableInterrupts; for(;) _FEED_COP(); /* feeds the dog */ /* loop forever */ /* please

21、make sure that you never leave main */二、手把手教你飞思卡尔MC9S12HZ系列MCU PWM模块作者：盛多铮单位:安徽师范大学电子信息工程系寒假的时候开始接触9S12XS128这款片子，并在寒假掌握了codewarrior开发环境的基本使用和SCI模块串口收发方面的编程。新学期一开始由于一直在忙着另外一个采集方面的课题，所以飞思卡尔的学习进展不是很快，今天看了PWM模块和PIT模块的相关资料，并自己写了一些小小的程序，在示波器上看到了理想的波形，所以趁着今晚有空，将这方面的学习感悟总结一下，在自我总结的同时，也希望给你的学习带来一些帮助，所谓赠人玫瑰，手

22、留余香呵呵。废话不多说，进入正题PWM模块 9S12XS128共有8个独立的可编程的PWM通道，可配置成8个8位或4个16位的PWM通道，共有4个时钟源，可软件设置对齐方式和极性，这里所谓的极性就是说PWM一开始输出的是高电平还是低电平。下面就我们常用的寄存器作简单介绍（因为别的寄存器我也没用到呵呵。）1、PWM Enable Register(PWME) PWME7:0分别控制着对应的8个通道的使能，例如： PWME_PWME0=0：禁止通道0的PWM输出 PWME_PWME7=1: 使能通道7的PWM输出2、PWM Polarity Register(PWMPOL) ZAPWMPOL寄存器

23、是用来控制PWM一开始输出时的信号高低情况，假如PPOLX设为1，则与之相应的PWM通道在开始的时候输出为高电平，然后等到计数器的值与你设置的那个PWM信号的值（PWMDTYx）相等的时候就输出低电平。PPOL的值为0的时候正好与这相反。3、PWM Clock Select Register(PWM 时钟选择)PWMCLK寄存器是用来设置每个通道的参考时钟源的，每个通道都有2个时钟源，具体的为CLOCK A,CLOCK SA(0,1,4,5);CLOCK B,CLOCK SB（2,3,6,7）,例如：PWMCLK_PCLK0=0;则通道0选择CLOCK A作为时钟源PWMCLK_PCLK6=1

24、;则通道6选择CLOCK SB作为参考时钟源4、PWM Prescale Clock Select Regisrer(PWMPRCLK) PWMPRCLK的第3位和第7位没有定义，低三位用来设置CLOCK A的分频，4-6位则设置CLOCK B的分频，以CLOCK A为例，具体值的计算如下表： 假如说，外部晶振为12M,SYNR为1，REFDV的值为0，则总线时钟为24M,然后你将PWMPRCLK设为0x03,那么你这个CLOCK A的频率就为3M5、PWM Center Align Enable Register(PWMCAE)PWMCAE寄存器用来设置每个通道的对齐方式，CAEx为0时，设

25、置相应的通道为左对齐，CAEx为1时，设置相应的通道为中心对齐，例如：PWMCAE_PCAE=0，则通道0设置为左对齐，那么左对齐和中心对齐有什么不同呢，别急，这个等讲到PWMDTYx和PWMPERx这两个寄存器后要好解释一点。6、PWM Control Register (PWMCTL) PWMCTL寄存器可以控制相应通道之间的两两级联情况，以便将PWM口设置成16位的输出，这样有利于提高精度，比如你设置PWMCTL_CON01=1;那么通道0和通道1就级联成一个16位的PWM输出通道，这个16位的PWM通道的输出端为通道1的输出端口，其配置情况也由通道1的相应寄存器去设置。除此之外，PWM

26、CTL寄存器还可以设置PWM的运行模式，具体的解释为：当PSWAI=0的时候，则始终在等待模式下继续运行，当PFRZ=1的时候，则禁止PWM模块在Freeze模式下的运行7、PWM Scale A Rerister(PWMSCLA)PWMSCLA寄存器是用来将CLOCK A寄存器继续压缩分频，以产生CLOCK SA,具体的计算公式如下：CLOCK SA=CLOCK/2*PWMSCLA注意：当PWMSCLA为0的时候实际上是满标度值，也就是将COLCK A 512分频寄存器各位如下所示8、PWM Scale B Register(PWMSCLB)该寄存器的使用情况和PWMSCLA一样，这里不累述

27、，具体可参考上面一段9、PWM Channel Period Registers(PWMPERx) 每个通道都有一个专用的用来设置周期情况的寄存器（PWMPERx），这个寄存器的值就决定了PWM通道输出信号周期的长短，如果我们已经知道的参考时钟源的值，那么就可以计算出PWM输出信号的周期了，计算方法如下：PWMxPeriod=ChannelClockPeriod*PWMPERx(左对齐情况下)PWMxPeriod=ChannelClockPeriod*PWMPERx*2(左对齐情况下)10、PWM Channel Duty Registers(PWMDTYx) 每个通道都有一个专用的用来设置占

28、空比的寄存器PWMDTYx，PWMDTYx和PWMPERx的值共同决定了占空比的值，就是说当每个通道的count的值计数到与PWMDTYx的值相等时，相应的输出信号就发生一次翻转。如果你设置PWMPOL寄存器的某位PPOLx的值为1，也就是开始的时候输出为高电平，然后当计数器数到与PWMDTYx的值后就翻转为低电平，那么PWMDTY寄存器的值就包含了高电平的时间，再结合占空比说明一下吧PPOLx=1:占空比=（PWMDTYx/PWMPERx）*100%PPOLx=0:占空比=（PWMPERx-PWMDTYx）/PWMPERx*100%这样讲应该就懂了吧. 好了，要是我自己在做项目的用到这一块的

29、时候当然不会这么繁琐的看一遍了，直接看看着手册，然后把每个寄存器配置的值往记事本里一写，所有的寄存器都配置完后把这些个值往模块初始化函数里一贴，搞定。所以这里花了这么多的篇幅，充其量也只是希望对正出于飞思门槛上的一些朋友一点帮助罢了。下面附上一段PWM模块的子函数： #include void PWMInit() PWME_PWME0=0; PWMCLK_PCLK0=1; /选择COLCK SA PWMPOL_PPOL0=1; /开始的时候输出高电平 PWMPRCLK=0x03; /预分频,CLOCK=BUS CLOCK/8; PWMCAE_CAE0=0; /左对齐 PWMCTL=0x00; /不级联，等待模式和冻结模式下允许时钟继续运行 PWMSCLA=245; PWMDTY0=200；/根据你的需要在适当的位置改变PWMDTYx的值即可。 PWMPER0=100;/此处可设计占空比 PWME_PWME0=1; 这是产生PWM的一个程序，使用时应加上设置BUS CLOCK的程序（这部分在时钟模块中讲到，此处就不多说了）。不过直接使用上述函数，不添加BUS CLOCK的程序也是可以的，这时候BUS CLOCK为系统默