FreeScaleHCS12系列单片机教程dg128.docx
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FreeScaleHCS12系列单片机教程dg128
HCS12微控制器系列教程---第一讲:
PWM模块介绍
该教程以MC9S12DG128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S12MCU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0—100%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、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。
HCS12微控制器系列教程---第二讲:
PWM寄存器简介
1、PWM启动寄存器PWME
PWME寄存器每一位如图1所示:
复位默认值:
00000000B
图1PWME寄存器
每一个PWM的输出通道都有一个使能位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、PWM时钟选择寄存器PWMCLK
PWMCLK寄存器每一位如图3所示:
复位默认值:
00000000B
图2PWMCLK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ClockB、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ClockB
HCS12微控制器系列教程---第三讲:
PWM寄存器简介
1、PWM预分频寄存器PWMPRCLK
PWMPRCLK寄存器每一位如图3所示:
复位默认值:
00000000B
图3PWMPRCLK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(0≤n≤7),具体设置参照图4和图5
图4ClockA预分频设置
图5ClockB预分频设置
PCKB0~PCKB2是对ClockB进行预分频。
PCKA0~PCKA2是对ClockA进行预分频。
2、PWM分频寄存器PWMSCLA、PWMSCLB
PWMSCLA寄存器每一位如图6所示:
图6PWMSCLA寄存器
ClockSA是通过对PWMSCLA寄存器的设置来对ClockA进行分频而产生的。
其计算公式为:
ClockSA=ClockA/(2*PWMSCLA)
PWMSCLB寄存器与PWMSCLA寄存器相似,ClockSB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:
ClockSB=ClockB/(2*PWMSCLB)
HCS12微控制器系列教程---第四讲:
PWM寄存器简介
1、PWM极性选择寄存器PWMPOL
PWMPOL寄存器每一位如图7所示:
图7PWMPOL寄存器
该寄存器是0~7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PWMCAE
PWMCAE寄存器每一位如图8所示:
图8PWMCAE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。
HCS12微控制器系列教程---第五讲:
PWM寄存器简介
1、PWM控制寄存器PWMCTL
PWMCTL寄存器每一位如图9所示:
图9PWMCTL寄存器
该控制寄存器设定通道的级联和两种工作模式:
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:
PWMCTL_CON67=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
PWMCTL_CON67=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。
HCS12微控制器系列教程---第六讲:
PWM寄存器简介
1、PWM通道计数寄存器PWMCNTx
PWMCNTx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12PWMCNT0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PWMPERx
PWMPERx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13PWMPER0寄存器
3、PWM通道占空比寄存器PWMDTYx
PWMDTYx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。
HCS12微控制器系列教程---第七讲:
PWM工作原理
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,同时PWMCNT也复位,结束一个输出周期。
原理参照图14:
图14PWM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:
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×2
4、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%
HCS12微控制器系列教程---第八讲:
PWM应用实例
PWM初始化步骤总结
1、禁止PWMPWME=0
2、选择时钟PWMPRCLK,PWMSCLA,PWMSCLB,PWMCLK
3、选择极性PWMPOL
4、选择对齐方式PWMCAE
5、选择占空比和周期PWMDTYx,PWMPERx
6、使能PWMPWME=1
【例程1】
程序描述:
由通道PTP3口输出频率为1K,占空比为50%的方波
程序如下:
#include
#include
#pragmaLINK_INFODERIVATIVE
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