【应用笔记】TAE32G5800 HRPWM捕获

1 需要准备的环境

▶ 硬件平台：TAE32G5800_EVAL_BOARD_V1.0

▶ 软件平台：逻辑分析仪、KEIL MDK v5.34

▶ 系统配置：PLL0时钟360M，PWM时钟：180MHz

2 捕获功能介绍

此使用教程详细描述了TAE32G5800芯片HRPWM捕获周期和外部输入信号脉宽的详细过程和方法，以达到测量事件到达时间或发生间隔的目的。

每个定时单元包含2个捕获寄存器：HRPWM_CAPAxR和HRPWM_CAPBxR。捕获触发事件在HRPWM_CAPAxCR/HRPWM_CAPAxCER和HRPWM_CAPBxCR/HRPWM_CAPBxCER寄存器中编程。

每个定时单元计数器的捕获可通过多达40种事件触发，这些事件可同时在HRPWM_CAPAxCR/HRPWM_CAPAxCER和HRPWM_CAPBxCR/HRPWM_CAPBxCER寄存器中选择，具体包括以下触发源：

▶ 外部事件，HRPWM_Event0~9（10个事件）

▶ 其他定时单元：比较A、B和输出A置位/复位事件（28个事件）

▶ 自身定时单元：更新（1个事件）

▶ 软件捕获（1个事件）

可以同时选择多个事件处理多个捕获触发信号。在这种情况下，会对多个并发触发请求进行或运算。如果HRPWM_PWMxDIER.CAPxIE和HRPWM_PWMxDIER.CAPxDE已置1，捕获可生成中断或DMA请求。详细的PWM捕获功能框图如下图2.1所示。

图2.1 PWM捕获功能框图

3 TAE32G5800捕获计数值

3.1 HRPWM 捕获CMP值

程序配置预分频系数、预加载使能、周期、CMPx，选取捕获触发源。使用SLV0捕获SLV1的CMPx计数值。关于Capture更详细的配置见代码清单3.1。

代码清单3.1 捕获初始化配置

HRPWM_SLV1->CR0 = HRPWM_SLV1_CR0_CONT_Msk

| HRPWM_SLV1_CR0_PREEN_Msk |

(0x5 << HRPWM_SLV1_CR0_CKPSC_Pos) ;

HRPWM_SLV1->CR1 = HRPWM_SLV1_CR1_MUPD_Msk;

HRPWM_SLV1->PERR = 999;

HRPWM_SLV1->CMPAR = 200;

HRPWM_SLV1->CMPBR = 100;

HRPWM_SLV1->CMPCR = 600;

HRPWM_SLV1->CMPDR = 800;

HRPWM_SLV1->SETAR = HRPWM_SLV1_SETAR_CMPA_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRAR = HRPWM_SLV1_CLRAR_CMPC_Msk;

HRPWM_SLV1->SETBR = HRPWM_SLV1_SETBR_CMPB_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRBR = HRPWM_SLV1_CLRBR_CMPD_Msk;

HRPWM_SLV0->CAPACR_b.SLVACMPB = 1; //PWM1 CMPB触发 CaptureA事件

HRPWM_SLV0->CAPBCR_b.SLVACMPA = 1; //PWM1 CMPA触发 CaptureB事件

根据以上Capture初始化配置，debug查看捕获值是否与程序配置的相符，具体如下图3.1所示：

图3.1 捕获CMP值

3.2 使用SET/CLR事件触发捕获

在一些应用方案上，需要捕获一个PWM波的上升沿和下降沿来获取占空比。针对此项需求，在捕获选源上可以选择用SET/CLR事件触发捕获，这样设置的好处就是可以明确知道在触发SET事件后捕获到的值就是上升沿，触发CLR事件后捕获到的值就是下降沿，知道上升沿和下降沿的计数值可以很容易算出此时的占空比。详细的配置见代码清单3.2。

代码清单3.2 SET/CLR触发捕获配置

HRPWM_SLV1->CR0 = HRPWM_SLV1_CR0_CONT_Msk|

HRPWM_SLV1_CR0_PREEN_Msk |

(0x5 << HRPWM_SLV1_CR0_CKPSC_Pos) ;

HRPWM_SLV1->CR1 = HRPWM_SLV1_CR1_MUPD_Msk;

HRPWM_SLV1->PERR = 999;

HRPWM_SLV1->CMPAR = 200;

HRPWM_SLV1->CMPBR = 100;

HRPWM_SLV1->CMPCR = 600;

HRPWM_SLV1->CMPDR = 800;

HRPWM_SLV1->SETAR = HRPWM_SLV1_SETAR_CMPA_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRAR=HRPWM_SLV1_CLRAR_CMPC_Msk;

HRPWM_SLV1->SETBR = HRPWM_SLV1_SETBR_CMPB_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRBR = HRPWM_SLV1_CLRBR_CMPD_Msk;

HRPWM_SLV0->CAPACR_b.SLVASETA = 1; //PWM1 SET事件触发CaptureA事件

HRPWM_SLV0->CAPBCR_b.SLVACLRA = 1; //PWM1 CLR事件触发 CaptureB事件

HRPWM_SLV1->OUTR = (0 << HRPWM_SLV1_OUTR_POLB_Pos)|

(0 << HRPWM_SLV1_OUTR_POLA_Pos)|

(0 << HRPWM_SLV1_OUTR_IDLESA_Pos)|

(1 << HRPWM_SLV1_OUTR_IDLESB_Pos);

//软件更新

HRPWM_COM->CR2= HRPWM_COM_CR2_MSWU_Msk|

HRPWM_COM_CR2_SWU0_Msk |

HRPWM_COM_CR2_SWU1_Msk|

//使能计数器

HRPWM_MST->MCR1 |= HRPWM_MST_MCR1_MCEN_Msk |

HRPWM_MST_MCR1_CEN0_Msk |

HRPWM_MST_MCR1_CEN1_Msk |

debug调试查看SLV0的CAPAR和CAPBR的实际捕获值，由于SET\CLR事件比预期的对应计数值要晚3个clock，所以实际捕获的值是多3个计数值。具体如下图3.2所示。

图3.2 SET/CLR捕获值

根据上图3.2可知，SETA = 203，CLRB = 603，换算成占空比对应40%，见下图3.3所示：

图3.3 SLV1占空比

4 TAE32G5800 HRPWM间接捕获占空比

4.1 使用Event事件捕获2路PWM信号

在有些应用场景下，需要捕获外部信号的脉宽来实现对信号的控制。如果需要实现这种方式可以把捕获源选Event事件来触发捕获。外部信号的输入可以选用一个PWM波输入到Event引脚上，然后事件配置成上升沿或下降沿均触发。详细的配置见代码清单4.1。

代码清单4.1 捕获外部信号配置

GPIOB->MR0_b.PMn7 = 0x0E; //EVT 2

GPIOB->MR0_b.PMn6 = 0x0E; //EVT 3

HRPWM_COM->EECR0_b.EE3SNS = 0x3;

HRPWM_COM->EECR0_b.EE3SRC = 0;

HRPWM_COM->EECR0_b.EE2SNS = 0x3;

HRPWM_COM->EECR0_b.EE2SRC = 0;

HRPWM_SLV0->CAPACR_b.EXTEVT2 = 1; //PWMx Event2事件触发 CaptureA事件

HRPWM_SLV0->CAPBCR_b.EXTEVT3 = 1; //PWMx Event3事件触发 CaptureB事件

HRPWM_SLV1->CR0 = HRPWM_SLV1_CR0_CONT_Msk|

HRPWM_SLV1_CR0_PREEN_Msk |

(0x5 << HRPWM_SLV1_CR0_CKPSC_Pos) ;

HRPWM_SLV1->CR1 = HRPWM_SLV1_CR1_MUPD_Msk;

HRPWM_SLV1->PERR = 999;

HRPWM_SLV1->CMPAR = 200;

HRPWM_SLV1->CMPBR = 100;

HRPWM_SLV1->CMPCR = 600;

HRPWM_SLV1->CMPDR = 800;

HRPWM_SLV1->SETAR = HRPWM_SLV1_SETAR_CMPA_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRAR=HRPWM_SLV1_CLRAR_CMPC_Msk;

HRPWM_SLV1->SETBR = HRPWM_SLV1_SETBR_CMPB_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRBR = HRPWM_SLV1_CLRBR_CMPD_Msk;

HRPWM_SLV1->OUTR = (0 << HRPWM_SLV1_OUTR_POLB_Pos)|

(0 << HRPWM_SLV1_OUTR_POLA_Pos)|

(0 << HRPWM_SLV1_OUTR_IDLESA_Pos)|

(1 << HRPWM_SLV1_OUTR_IDLESB_Pos);

//软件更新

HRPWM_COM->CR2= HRPWM_COM_CR2_MSWU_Msk|

HRPWM_COM_CR2_SWU0_Msk |

HRPWM_COM_CR2_SWU1_Msk|

//使能计数器

HRPWM_MST->MCR1 |= HRPWM_MST_MCR1_MCEN_Msk |

HRPWM_MST_MCR1_CEN0_Msk |

HRPWM_MST_MCR1_CEN1_Msk |

如下图3.4所示，通过外部信号输入2路不同占空比的PWM输出，用PWM的捕获功能捕捉上升沿和下降沿。这里的2路PWM输出对应下图4.1的PWM0和PWM1分别给到Event2和Event3引脚上。

图4.1 PWM输出

通过debug调试查看CAPAR和CAPBR寄存器值，会有两次更新跳动，两次更新跳动的值分别对应2路PWM波的上升沿和下降沿。由于Event事件比预期的对应计数值要晚9个clock,所以实际捕获值会多计9个数，具体捕获数值如下图4.2所示。

图4.2 Event捕获值

4.2 使用Event事件捕获不同脉宽PWM信号

对于一路PWM发不同占空比的外部信号的捕获可以使用下面这种捕获方式：

一路PWM有CAPA/CAPB两个输入捕获，每个输入捕获来源有多路可配，CAPA可以捕获EVTx上升沿，CAPB可以捕获EVTy下降沿，通过在CAPA处和CAPB起中断、可以读取CAPA/CAPB数值进行处理，以达到捕获脉宽的目的。详细的外部信号如下图4.3所示：

图4.3 外部信号

CAPA捕获PWM的上升沿，CAPB捕获PWM的下降沿，以下代码清单4.2是关于此种配置下的SLV0、SLV1的捕获初始化配置。

代码清单4.2 捕获不同占空比初始化配置

HRPWM_COM->EECR0_b.EE3SNS = 0x2; //检测下降沿

HRPWM_COM->EECR0_b.EE3SRC = 0;

HRPWM_COM->EECR0_b.EE2SNS = 0x1; //检测上升沿

HRPWM_COM->EECR0_b.EE2SRC = 0;

HRPWM_SLV0->CAPACR_b.EXTEVT2 = 1; //PWMx Event2事件触发CaptureA事件

HRPWM_SLV0->CAPBCR_b.EXTEVT3 = 1; //PWMx Event3事件触发CaptureB事件

HRPWM_SLV1->CR0 = HRPWM_SLV1_CR0_CONT_Msk|

HRPWM_SLV1_CR0_PREEN_Msk |

(0x5 << HRPWM_SLV1_CR0_CKPSC_Pos) ;

HRPWM_SLV1->CR1 = HRPWM_SLV1_CR1_MUPD_Msk;

HRPWM_SLV1->PERR = 999;

HRPWM_SLV1->CMPAR = 200;

HRPWM_SLV1->CMPBR = 100;

HRPWM_SLV1->CMPCR = 600;

HRPWM_SLV1->CMPDR = 800;

HRPWM_SLV1->SETAR = HRPWM_SLV1_SETAR_CMPA_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRAR = HRPWM_SLV1_CLRAR_CMPC_Msk;

HRPWM_SLV1->SETBR = HRPWM_SLV1_SETBR_CMPB_Msk;

HRPWM_SLV1->CLRBR = HRPWM_SLV1_CLRBR_CMPD_Msk;

NVIC_EnableIRQ(HRPWM_SLV0_IRQn); //SLV0外设中断使能

HRPWM_SLV0->DIER_b.CAPAIE = 1; //开启CAPA捕获中断使能

HRPWM_SLV0->DIER_b.CAPBIE = 1; //开启CAPB捕获中断使能

以上配置生效后，会将捕获到的上升和下降沿值存储在CAPA、CAPB寄存器，通过开启CAPA和CAPB的中断使能可以将其存储值进行读取处理，以下代码清单4.3是CAPA/CAPB的中断处理函数。

代码清单4.3 CAPA/CAPB中断处理

volatile uint16_t ValueCAPA = 0;

volatile uint16_t ValueCAPB = 0;

volatile uint16_t flag = 0;

void HRPWM_SLV0_IRQHandler(void)

{

if(flag == 0){

if((HRPWM_SLV0->ISR_b.CAPA == 1) && (HRPWM_SLV0->DIER_b.CAPAIE == 1))

{

HRPWM_SLV0->ISR_b.CAPA = 1;

ValueCAPA = HRPWM_SLV0->CAPAR_b.CAPA;

flag = 1;

}

else if((HRPWM_SLV0->ISR_b.CAPB == 1) && (HRPWM_SLV0->DIER_b.CAPBIE == 1))

{

HRPWM_SLV0->ISR_b.CAPB = 1;

ValueCAPB = HRPWM_SLV0->CAPBR_b.CAPB;

flag = 0;

}

下图4.4和图4.5所示是捕获上升沿和下降沿的数值，通过此种方式将实际捕获到的值储存在相应变量中进行处理。

图4.4 CAPA上升沿捕获

图4.5 CAPB下降沿捕获

5 TAE32G5800 HRPWM直接捕获脉宽和周期

以上几个章节描述的都是通过捕获到的数值间接去算脉宽，这样用在一些应用方案上比较麻烦，鉴于此给出一种直接通过捕获脉宽和周期的方式来解决此问题。

配置PWM单次模式，用事件去复位计数器。Event 2捕获上升沿并复位CNT开始计数，Event 3捕获下降沿得到脉宽。下图5.1是此种实现方式的时序图。

图5.1 实现原理时序图

下图5.2是捕获脉宽和周期的具体捕获过程。Event 2触发上升沿捕获并复位计数器重新开始计数，将捕获值存放CAPAR寄存器，Event 3触发下降沿捕获并将捕获值存放CAPBR寄存器。CAPA捕获到上升沿事件后触发计数器复位，当CAPA第二次捕获到上升沿时，此时CAPA捕获的计数值便是对应周期值。CAPB捕获下降沿事件后此时CAPB捕获的计数值便是对应脉冲宽度。