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Funny thing · 4 天前

灵动Mini-F5375-OB开发板评测（二）MindPWM使用（上）

安谋科技”星辰“CPUDLL电机控制
  1. MDPWM介绍
            MindPWM 是灵动微电子自主研发的高精度脉宽调制器模块，该模块拥有最多 4 个子模块，每个子模块都配有一个单独的 16 位定时器，可以分别产生 2 个独立的 PWM 输出或者 1 对互补的 PWM 输出，整个模块的 8 个输出，全部支持硬件死区插入，支持故障刹车，支持最高 208ps 的高精度。 MindPWM 可以产生多种多样的开关模式，包括非常复杂的波形。它可以用来控制所有已知的电机类型，用于控制开关电源也非常理想。
  2. MDPWM输出(中央对齐向上计数模式)
    MDPWM输出完全由SMxINIT和SMxVAL0-SMxVAL5还有SMxFRCR这几个寄存器决定 title=
    MDPWM可以分为4个子模块，每个模块都能输出PWMA、PWMB两组PWM信号。
    SMxINIT:INIT的值表示初始值，每次计数器重装载之后都从这个值开始计数。
    SMxVAL1：VAL1表示计数器的终点值，计数器达到这个值之后就会重装载回到INIT。
    INTT->VAL1就表示一个周期的时间。计算方法周期 = 时钟频率/预分频系数/输出PWM的频率。
    SMxVAL2:计数器经过VAL2时PWMA输出高电平。
    SMxVAL3:计数器经过VAL3时PWMA输出低电平。
    VAL2->VAL3就表示PWMA输出高电平的时间，即脉冲宽度，改变VAL3即可改变占空比，将VAL2与VAL3同时增加或减小一定值即可实现PWM相移；如果使用两个不同子模块产生相移 PWM 时，也可以通过不同的 INIT 值来达到这一效果。
    SMxVAL4:计数器经过VAL4时PWMB输出高电平。
    SMxVAL5:计数器经过VAL5时PWMB输出低电平。
    SMxVAL0:0点，即中央对齐点，对齐的数值也可以是 0 之外的其他值，只是 0 作为对齐点可以简化运算并提供最大的范围。
           中央对齐向上计数时一般使用int有符号数来配置，可以使用库函数PWM_GetComplementU16()函数计算16位无符号整数的二进制补码（取反加一）
    计算得出有符号数之后可以通过以下函数更新SMxVALx的值。或者使用DMA快速更新寄存器的值：\`// 启用DMA写入
    PWM_DMAWriteCmd(MindPWM, PWM_Module_0, ENABLE);

// 设置DMA传输目标为VAL3寄存器\`

     // 更新周期寄存器
     PWM_SetVALxValue(MindPWM, PWM_Module_0, PWM_ValueRegister_1, newPeriod);
     
     // 更新匹配寄存器
     PWM_SetVALxValue(MindPWM, PWM_Module_0, PWM_ValueRegister_3, newMatch);
     
     // 触发更新
     PWM_SetPwmLdok(MindPWM, PWM_Control_Module_0, true);

  1. HRPWM(高精度PWM)
           之前说MDPWM输出完全由SMxINIT和SMxVAL0-SMxVAL5还有SMxFRCR这几个寄存器决定，SMxVALx是决定PWM输出的整数部分，如果配置PWM为频率2000.35，占空比为60.32%，那应该如何实现？
           这就要用到SMxFRCR了，SMxFRCR可以实现脉宽与周期的小数部分，每个子模块的 PWMx_A 和 PWMx_B 输出，可经过 DLL 的细调，改变上升沿、下降沿的输出宽度，实现高精度 PWM 的输出。
           DLL 模块以 1/32 APBCLK 或 PLL1 的 VCO CLK 为单位扩展 PWM 的精度，可根据不同的使用场景和需求，选择合适的时钟源。PWMx_A 输出通道可通过FRACVAL2 和 FRACVAL3 的设定值来分别调整输出的上升沿和下降沿延时，PWMx_B 输出通道可通过 FRACVAL4 和 FRACVAL5 的设定值来分别调整输出的上升沿和下降沿延时。 title=
    在调用PWM_SetupPwm()函数时会自动开启HRPWM并计算VALX与FRCR的值，因此我们只需要配置结构体就能得到高精度PWM。在使用寄存器配置时，需要先配置以下寄存器以开启HRPWM

    MindPWM->GCR1 = MindPWM_GCR1_HRPWM_LDO_EN;
MindPWM->SM[PWM_Module_0].FRCR0 =  MindPWM_SMFRCR0_FRAC_PU;
MindPWM->SM[PWM_Module_0].FRCR0 |= MindPWM_SMFRCR0_FRAC1_EN;
MindPWM->SM[PWM_Module_0].FRCR0 |=  MindPWM_SMFRCR0_FRACVAL1;

    4.PWM触发ADC采样
            在电机或电源控制中，通常需要在PWM的特定时间进行采样，比如在PWM输出高电平的中间进行ADC采样，使用MDPWM如何实现？这就不得不提到MindSwitch,这个外设可以连接MDPWM与ADC。
            当子模块计数器匹配 VAL0-VAL5 时，产生出发输出的使能，其中 VAL0/VAL2/VAL4 用于产生 OUT_TRIG0，VAL1/VAL3/VAL5 用于产生OUT_TRIG1。而在中央对齐向上计数模式中VAL0的 OUT_TRIG0事件刚好就是在PWM输出高电平的中间，只需要配置VAL0触发OUT_TRIG0，MindSwitch配置触发条件为MindPWM_Trig10(表示MindPWM子模块1的OUT_TRIG0事件)，触发外设为ADC1_EXT_TRIGGER(表示ADC1由外部事件触发采样)，就可以实现在PWM输出高电平的中间进行ADC采样
    5.实践
    实现输出占空比为63.23%频率为2000的PWM波，并且在pwm输出高电平时adc进行采样，为了直观表现出ADC采样时间，我们可以配置ADC采样中断，在中断函数中反转IO口来得知ADC采样的时间位于PWM的哪个位置，下面是配置代码：

    void GPIO_Configure(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_1 ;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_1 , Bit_RESET);
}

/***********************************************************************************************************************
  * @brief
  * @note   none
  * @param  none
  * @retval none
  *********************************************************************************************************************/
void GPIO_IO_Toggle(GPIO_TypeDef *GPIOn, uint16_t PINn)
{
if (Bit_RESET == GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOn, PINn))
{
    GPIO_SetBits(GPIOn, PINn);
}
else
{
    GPIO_ResetBits(GPIOn, PINn);
}
}


//ADC配置部分
void Adc_Configure()
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
  GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_5;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  ADC_CalibrationConfig(ADC1, 0x1FE);
  ADC_StructInit(&ADC_InitStruct);
  ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  ADC_InitStruct.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_16;
  ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Scan; // 扫描每个通道进行一次转换
  ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

  ADC_SampleTimeConfig(ADC1, ADC_Channel_1,    ADC_SampleTime_240_5);
  ADC_SampleTimeConfig(ADC1, ADC_Channel_5, ADC_SampleTime_240_5);

  ADC_ChannelCmd(ADC1, ADC_Channel_1, ENABLE);
  ADC_ChannelCmd(ADC1, ADC_Channel_5, ENABLE);

  ADC_ExternalTrigSourceConfig(ADC1, ADC_ExtTrig_Edge_Up, ADC_ExtTrig_Shift_16); // 选择外部触发源
  ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);

  ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_EOS);
  ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOS, ENABLE);

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}

void ADC1_2_IRQHandler(void) //在中断中翻赚PC1
{
  if (SET == ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOS))
  {
float vol = (float)ADC_GetChannelConvertedValue(ADC1, ADC_Channel_2) * (float)3.3 / (float)4096.0;
printf("PA1 Voltage :%0.2f\n  ", vol);
GPIO_IO_Toggle(GPIOC, GPIO_Pin_1);
ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOS);
  }
}

void    MDS_Configure()
{
MDS_TriggerNotCLU_TypeDef MDS_TriggerNotCLU;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_MDS, ENABLE);
    
MDS_TriggerNotCluStructInit(&MDS_TriggerNotCLU);
MDS_TriggerNotCLU.MDS_Channel     = MDS_TriggerOutput_ADC1_EXT_TRIGGER;
MDS_TriggerNotCLU.MDS_InputEdge   = MDS_InputEdge_Both;
MDS_TriggerNotCLU.MDS_InputSource = MDS_TriggerSource_MindPWM_Trig10;//表示MindPWM子模块1的OUT_TRIG0事件
MDS_TriggerNotCluInit(&MDS_TriggerNotCLU);

}


/* Private macro ******************************************************************************************************/
#define APP_DEFAULT_PWM_FREQUENCE (2000.0f)
/*!< PWM pulse width, value should be between 0 to 100 */
#define APP_PWM_DUTYCYCLE_PERCENT (63.23f)

/* Private variables **************************************************************************************************/

/* Private functions **************************************************************************************************/

/***********************************************************************************************************************
  * @brief
  * @note   none
  * @param  none
  * @retval none
  *********************************************************************************************************************/
static void PWM_Init3PhPWM(void)
{
RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;
    
uint16_t deadTimeVal = 0;
pwm_signal_param_t pwmSignal[2];
uint32_t pwmSourceClockInHz;
float pwmFrequencyInHz = APP_DEFAULT_PWM_FREQUENCE;

RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
pwmSourceClockInHz = RCC_Clocks.PCLK2_Frequency;

pwmSignal[0].pwmChannel       = PWM_PwmA; //配置PWMA
pwmSignal[0].level            = PWM_HighTrue; //有效电平为高电平
pwmSignal[0].dutyCyclePercent = APP_PWM_DUTYCYCLE_PERCENT; //占空比
pwmSignal[0].deadtimeValue    = deadTimeVal; //死区
pwmSignal[0].faultState       = PWM_PwmFaultState0; //默认故障状态
pwmSignal[0].pwmchannelenable = true; //通道使能

pwmSignal[1].pwmChannel = PWM_PwmB;
pwmSignal[1].level      = PWM_HighTrue;
/* Dutycycle field of PWM B does not matter as we are running in PWM A complementary mode */
pwmSignal[1].dutyCyclePercent = APP_PWM_DUTYCYCLE_PERCENT;
pwmSignal[1].deadtimeValue    = deadTimeVal;
pwmSignal[1].faultState       = PWM_PwmFaultState0;
pwmSignal[1].pwmchannelenable = true;

/*********** PWMA_SM0 - phase A, configuration, setup 2 channel as an example ************/
PWM_SetupPwm(MindPWM, PWM_Module_0, pwmSignal, 2, PWM_UpwardCenterAligned, pwmFrequencyInHz, pwmSourceClockInHz);//子模块0，2通道，中央向上计数对齐，频率，时钟

/*********** PWMA_SM1 - phase B configuration, setup PWM A channel only ************/
PWM_SetupPwm(MindPWM, PWM_Module_1, pwmSignal, 2, PWM_UpwardCenterAligned, pwmFrequencyInHz, pwmSourceClockInHz/8);

/*********** PWMA_SM2 - phase C configuration, setup PWM A channel only ************/
PWM_SetupPwm(MindPWM, PWM_Module_2, pwmSignal, 2, PWM_UpwardCenterAligned, pwmFrequencyInHz, pwmSourceClockInHz/8);
}

/***********************************************************************************************************************
  * @brief
  * @note   none
  * @param  none
  * @retval none
  *********************************************************************************************************************/
void MindPWM_Configure(void)
{
PWM_InitTypeDef        PWM_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef       GPIO_InitStructure;    

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA | RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);    
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_MDPWM, ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_11);  //MDPWM_CHA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_17);  //MDPWM_CHB1       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_11);  //MDPWM_CHA2       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_11);  //MDPWM_CHB2       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);    
    
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_11);  //MDPWM_CHA3       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_11);  //MDPWM_CHB3       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =  GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*
 * PWM_InitStructure.enableDebugMode = false;
 * PWM_InitStructure.reloadSelect = PWM_LocalReload;
 * PWM_InitStructure.clockSource = PWM_BusClock;
 * PWM_InitStructure.prescale = PWM_Prescale_Divide_1;
 * PWM_InitStructure.initializationControl = PWM_Initialize_LocalSync;
 * PWM_InitStructure.forceTrigger = kPWM_Force_Local;
 * PWM_InitStructure.reloadFrequency = kPWM_LoadEveryOportunity;
 * PWM_InitStructure.reloadLogic = PWM_ReloadImmediate;
 * PWM_InitStructure.pairOperation = PWM_Independent;
 */
PWM_GetDefaultConfig(&PWM_InitStructure); 
PWM_InitStructure.prescale        = PWM_Prescale_Divide_8;//PWM 时钟频率 = fclk/8
PWM_InitStructure.reloadLogic     = PWM_ReloadPwmFullCycle;//寄存器在 PWM 满周期时加载
PWM_InitStructure.pairOperation   = PWM_ComplementaryPwmA;//PWM A & PWM B是互补通道，PWM A产生信号
PWM_InitStructure.enableDebugMode = true;

/* Initialize submodule 0 */
if (PWM_Init(MindPWM, PWM_Module_0, &PWM_InitStructure) == 1)
{
    printf("PWM submodule 0 initialization failed\n");
}

/* Initialize submodule 1, make it use same counter clock as submodule 0. */
PWM_InitStructure.clockSource           = PWM_Submodule0Clock;//子模块 0 （AUX_CLK） 的 clock 用作源时钟
PWM_InitStructure.prescale              = PWM_Prescale_Divide_1;
PWM_InitStructure.initializationControl = PWM_Initialize_MasterSync; /*!< Master sync from submodule 0 causes initialization */
if (PWM_Init(MindPWM, PWM_Module_1, &PWM_InitStructure) == 1)
{
    printf("PWM submodule 1 initialization failed\n");
}

/* Initialize submodule 2 the same way as submodule 1 */
if (PWM_Init(MindPWM, PWM_Module_2, &PWM_InitStructure) == 1)
{
    printf("PWM submodule 2 initialization failed\n");
}

/* Call the init function with demo configuration */
PWM_Init3PhPWM();

/* Set the load okay bit for all submodules to load registers from their buffer */
PWM_SetPwmLdok(MindPWM, PWM_Control_Module_0 | PWM_Control_Module_1 | PWM_Control_Module_2, true);

/* Start the PWM generation from Submodules 0, 1 and 2 */
PWM_StartTimer(MindPWM, PWM_Control_Module_0 | PWM_Control_Module_1 | PWM_Control_Module_2);
}


int main(void)
{
Adc_Configure();
MDS_Configure();
MindPWM_Configure();
GPIO_Configure();
PWM_ActivateOutputTrigger(MindPWM, PWM_Module_0, 1);//使能子模块0的VAL0触发
while (1U)
{
    PLATFORM_DelayMS(50);


}

}

    用逻辑分析仪测量PC6与PC1得到
    image.png
    计算环节：周期=主频/预分频系数/输出pwm频率 = 150M/8/2000 = 9375，因此理论上INIT->VAL1的大小应该为9375，脉冲宽度=周期x占空比 = 9375*63.23% = 5927.8125，因此VAL2->VAL3理论上大小为5927；打开keil仿真页面查看各个寄存器的值：image.png这里发现周期比计算值少1，查看官方库函数发现确实在这里减去1，我暂时不清楚为什么这样做，不过问题不大，与实际计算值基本一致image.png

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