526互联

IMX6ULL PWM定时器

发布时间 2023-10-30 16:36:46作者: fuzidage

1 PWM定时器介绍

一共有 8 路 PWM 信号，每个 PWM 包含一个 16 位的计数器和一个 4 x 16 的数据 FIFO。一路框图如下：
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①、此部分是一个选择器，用于选择 PWM 信号的时钟源，一共有三种时钟源：ipg_clk,pg_clk_highfreq 和 ipg_clk_32k。
②、这是一个 12 位的分频器，可以对①中选择的时钟源进行分频。
③、这是 PWM 的 16 位计数器寄存器，保存着 PWM 的计数值。
④、这是 PWM 的 16 位周期寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的频率。
⑤、这是 PWM 的 16 位采样寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的占空比。
⑥、此部分是 PWM 的中断信号，PWM 是提供中断功能的，如果使能了相应的中断的话就会产生中断。
⑦、此部分是 PWM 对应的输出 IO，产生的 PWM 信号就会从对应的 IO 中输出。

2 PWM控制器配置

2.1 PWMx_PWMPR 周期设置

PWM 的 16 位计数器是个上计数器，此计数器会从 0X0000 开始计数，直到计数值等于寄存器PWMx_PWMPR(x=1~8)+ 1，然后计数器就会重新从0X0000 开始计数，如此往复。PWMx_PWMPR设置频率。PWM周期公式如下：

PWM_FRE = PWM_CLK / (PERIOD + 2)
也就是PWMO(Hz) = PCLK(Hz) / (PERIOD + 2)

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比如当前PWM_CLK=1MHz, 要产生1KHz的PWM，那么PERIOD = 1000000/1K - 2 = 998。,如下设置1000，即可得到PERIOD=998，也就是1khz.

void pwm1_setperiod_value(unsigned int value)
{
	unsigned int regvalue = 0;

	if(value < 2)
		regvalue = 2;
	else 
		regvalue = value - 2;
	PWM1->PWMPR = (regvalue & 0XFFFF);
}

2.2 PWMx_PWMSAR 占空比

设置Sample采样寄存器，Sample数据会写入到FIFO中。当计数器的值小于 SAMPLE 的时候输出高电平(或低电平)。当计数器值大于等于 SAMPLE，小于寄存器PWM1_PWMPR 的 PERIO 的时候输出低电平(或高电平)。
假如我们要设置 PWM 信号的占空比为 50%，那么就可以将 SAMPLE 设置为(PERIOD + 2) / 2 = 1000 / 2=500。
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如下设置50，即可得到sample=500，也就是占空比50%.

struct backlight_dev_struc
{	
	unsigned char pwm_duty;		/* 占空比	*/
};
struct backlight_dev_struc backlight_dev;

void pwm1_setsample_value(unsigned int value)
{
	PWM1->PWMSAR = (value & 0XFFFF);	
}
void pwm1_setduty(unsigned char duty)
{
	unsigned short preiod;
	unsigned short sample;
	backlight_dev.pwm_duty = duty;
	preiod = PWM1->PWMPR + 2;
	sample = preiod * backlight_dev.pwm_duty / 100;
	pwm1_setsample_value(sample);
}

2.3 PWMCR 控制寄存器

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FWM(bit27:26)：FIFO 水位线，用来设置 FIFO 空余位置为多少的时候表示 FIFO 为空。设置为 0 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 1 的时候 FIFO 为空；设置为 1 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 2 的时候 FIFO 为空；设置为 2 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 3 的时候FIFO 为空；设置为 3 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 4 的时候 FIFO 为空。
STOPEN(bit25)：此位用来设置停止模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在停止模式下PWM 不工作，为 1 的话表示停止模式下激活 PWM。
DOZEN(bit24)：此位用来设置休眠模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在休眠模式下PWM 不工作，为 1 的话表示休眠模式下激活 PWM。
WAITEN(bit23)：此位用来设置等待模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在等待模式下PWM 不工作，为 1 的话表示等待模式下激活 PWM。
DEGEN(bit22)：此位用来设置调试模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在调试模式下PWM 不工作，为 1 的话表示调试模式下激活 PWM。
BCTR(bit21)：字节交换控制位，用来控制 16 位的数据进入 FIFO 的字节顺序。为 0 的时候不进行字节交换，为 1 的时候进行字节交换。
HCRT(bit20)：半字交换控制位，用来决定从 32 位 IP 总线接口传输来的哪个半字数据写入采样寄存器的低 16 位中。
POUTC(bit19:18)：PWM 输出控制控制位，用来设置 PWM 输出模式，为 0 的时候表示PWM 先输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就输出低电平。为 1 的时候相反，当为 2 或者 3 的时候 PWM 信号不输出。本章我们设置为 0，也就是一开始输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就改为低电平，这样采样值越大高电平时间就越长，占空比就越大。
CLKSRC(bit17:16)：PWM 时钟源选择，为 0 的话关闭；为 1 的话选择 ipg_clk 为时钟源；为 2 的话选择 ipg_clk_highfreq 为时钟源；为 3 的话选择 ipg_clk_32k 为时钟源。本章我们设置为 1，也就是选择 ipg_clk 为 PWM 的时钟源，因此 PWM 时钟源频率为 66MHz。
PRESCALER(bit15:4)：分频值，可设置为 0~4095，对应着 1~4096 分频。
SWR(bit3)：软件复位，向此位写 1 就复位 PWM，此位是自清零的，当复位完成以后此位会自动清零。
REPEAT(bit2:1)：重复采样设置，此位用来设置 FIFO 中的每个数据能用几次。可设置 0~3，分别表示 FIFO 中的每个数据能用 1~4 次。本章我们设置为 0，即 FIFO 中的每个数据只能用一次。
EN(bit0)：PWM 使能位，为 1 的时候使能 PWM，为 0 的时候关闭 PWM。

void pwm1_enable(void)
{
	PWM1->PWMCR |= 1 << 0;	 
}
void pwm1_init(void) {
	PWM1->PWMCR = 0;	/* 寄存器先清零 */
	PWM1->PWMCR |= (1 << 26) | (1 << 16) | (65 << 4);

	/* 设置PWM周期为1000,那么PWM频率就是1M/1000 = 1KHz。 */
	pwm1_setperiod_value(1000);

	/* 设置占空比，默认50%占空比   ,写四次是因为有4个FIFO */
	backlight_dev.pwm_duty = 50;
	for(i = 0; i < 4; i++)
	{
		pwm1_setduty(backlight_dev.pwm_duty);	
	}

	/* 使能FIFO空中断，设置寄存器PWMIR寄存器的bit0为1 */
	PWM1->PWMIR |= 1 << 0;
	system_register_irqhandler(PWM1_IRQn, (system_irq_handler_t)pwm1_irqhandler, NULL);	/* 注册中断服务函数 */
	GIC_EnableIRQ(PWM1_IRQn);	/* 使能GIC中对应的中断 */
	PWM1->PWMSR = 0;			/* PWM中断状态寄存器清零 */

	pwm1_enable();				/* 使能PWM1 */
}
  • bit[27:26] : 01 当FIFO中空余位置大于等于2的时候FIFO空标志值位
    • bit[25] :0 停止模式下PWM不工作
    • bit[24] : 0 休眠模式下PWM不工作
    • bit[23] : 0 等待模式下PWM不工作
    • bit[22] : 0 调试模式下PWM不工作
    • bit[21] : 0 关闭字节交换
    • bit[20] : 0 关闭半字数据交换
    • bit[19:18] : 00 PWM输出引脚在计数器重新计数的时候输出高电平,在计数器计数值达到比较值以后输出低电平
    • bit[17:16] : 01 PWM时钟源选择IPG CLK = 66MHz
    • bit[15:4] : 65 分频系数为65+1=66，PWM时钟源 = 66MHZ/66=1MHz
    • bit[3] : 0 PWM不复位
    • bit[2:1] : 00 FIFO中的sample数据每个只能使用一次。
    • bit[0] : 0 先关闭PWM，后面再使能

2.4 PWM1_PWMIR中断控制寄存器

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CIE(bit2)：比较中断使能位，为 1 的时候使能比较中断，为 0 的时候关闭比较中断。
RIE(bit1)：翻转中断使能位，当计数器值等于采样值并回滚到 0X0000 的时候就会产生此中断，为 1 的时候使能翻转中断，为 0 的时候关闭翻转中断。
FIE(bit0)：FIFO 空中断，为 1 的时候使能，为 0 的时候关闭。前面代码写的是使能FIFO空中断.

	/* 使能FIFO空中断，设置寄存器PWMIR寄存器的bit0为1 */
	PWM1->PWMIR |= 1 << 0;

2.5 PWM1_PWMSR 状态寄存器

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FWE(bit6)：FIFO 写错误事件，为 1 的时候表示发生了 FIFO 写错误。
CMP(bit5)：FIFO 比较事件发标志位，为 1 的时候表示发生 FIFO 比较事件。
ROV(bit4)：翻转事件标志位，为 1 的话表示翻转事件发生。
FE(bit3)：FIFO 空标志位，为 1 的时候表示 FIFO 位空。
FIFOAV(bit2:0)：此位记录 FIFO 中的有效数据个数，有效值为 0~4，分别表示 FIFO 中有0~4 个有效数据

初始化先清0，中断服务程序读取状态，并且清中断。FIFO 中的采样值每个周期都会少一个，所以需要不断的向 FIFO 中写入采样值，防止其为空。我们可以使能 FIFO 空中断，这样当 FIFO 为空的时候就会触发相应的中断，然后在中断处理函数中向 FIFO 写入采样值。

void pwm1_irqhandler(void) {
	if(PWM1->PWMSR & (1 << 3)) 	/* FIFO为空中断 */
	{
		/* 将占空比信息写入到FIFO中,其实就是设置占空比 */
		pwm1_setduty(backlight_dev.pwm_duty);
		PWM1->PWMSR |= (1 << 3); /* 写1清除中断标志位 */
	}
}

system_register_irqhandler(PWM1_IRQn, (system_irq_handler_t)pwm1_irqhandler, NULL);	/* 注册中断服务函数 */
GIC_EnableIRQ(PWM1_IRQn);	/* 使能GIC中对应的中断 */
PWM1->PWMSR = 0;			/* PWM中断状态寄存器清零 */
pwm1_enable();				/* 使能PWM1 */

3 测试

初始化时设置占空比为50%，测试代码读取按键，每次该按键按下就对占空比加10%，如果占空比超过100%，重新从10%开始。

while(1) {
	keyvalue = key_getvalue();
	if(keyvalue == KEY0_VALUE)
	{
		duty += 10;				/* 占空比加10% */
		if(duty > 100)			/* 如果占空比超过100%，重新从10%开始 */
			duty = 10;
		lcd_shownum(50 + 72, 90, duty, 3, 16);
		pwm1_setduty(duty);		/* 设置占空比 */
	}
	
	delayms(10);
}

占空比10%时亮度波形如下，亮度很暗。
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占空比90%时亮度如下：
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