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[系统运维]【Linux】ARM篇十一--PWM实验

一、前言

本篇使用华清远见的FS4412开发板，进行PWM实验，本次实验使用PWM电平控制有源蜂鸣器，知识包括蜂鸣器知识、PWM知识原理、开发板PWM功能介绍与寄存器介绍、PWM编程。

二、准备工作

FS4412开发板，我用的是华清远见的FS4412开发板
ubuntu下linux操作系统（包含交叉编译工具）
serial-com8程序烧入执行工具
开发板电路原理图、芯片手册
开发程序模板

开发板资料、交叉编译工具、程序烧入工具下载（包含教程）
开发板可选择到华清远见官网进行租赁。
工程模板文件下载

三、蜂鸣器

有源蜂鸣器
??有源蜂鸣器只要接上额定电源就可以发出声音
无源蜂鸣器
??无源蜂鸣器利用电磁感应原理，为音圈接入交变电流后形成的电磁铁与永磁铁相吸或相斥而推动振膜发声

本次实验我们使用的无源蜂鸣器。

四、PWM控制有源蜂鸣器

PWM(Pulse Width Modulation)即脉冲宽度调制，通过对脉冲的宽度进行调制，来获得所需要波形

PWM的参数

周期
占空比
一个周期中高电平时间与整个周期的比例称为占空比

五、电路原理图

在这里插入图片描述

六、开发板PWM介绍

Exynos 4412 SCP有5个32位脉宽调制(PWM)定时器。这些计时器可以生成内部中断。此外，定时器0,1,2和3包括一个驱动外部I/O的PWM功能信号。定时器0中的PWM有一个可选的死区产生能力，以支持大电流设备。
Timer 4是一个内部定时器，没有输出管脚。

定时器使用APB-PCLK作为源时钟(100MHz)。 定时器0和1共享一个可编程的8位预分频器，提供PCLK的第一级分频。计时器2、3和4共享一个不同的8位预分频器。每个定时器它自己的私有时钟分频器，提供第二级时钟分频。

1、PWM设置过程举例

在这里插入图片描述

用159（周期）初始化TCNTBn寄存器，用109（高电平持续时间）初始化TCMPBn。
启动计时器:设置启动位，并手动更新该位为关闭。
将159的TCNTBn值加载到下递减计数器，然后将输出TOUTn设置为低。
如果递减计数器将TCNTBn的值向下计数到TCMPBn寄存器109中的值，则输出从低到高。
如果递减计数器为0，则选择产生中断请求。
下行计数器自动重新加载TCNTBn。这将重新启动循环。

2、PWM外设示意图

在这里插入图片描述

3、PWM具备的功能

五个32位定时器。
两个8位时钟预分器提供PCLK的第一级划分。 5个时钟分压器和多路复用器，为预分频器时钟提供第二级分割。
可编程时钟选择逻辑为单个PWM通道
四个独立的PWM通道，可编程负载控制和极性
Static Configuration:停止PWM。
动态配置:PWM处于运行状态
自动重新加载和一次性脉冲模式
两个PWM输出的死区发生器
中断生成

七、开发板PWM寄存器介绍

在这里插入图片描述

1、TCFG0寄存器

功能：一级分频设置
在这里插入图片描述

0~7位：设置定时器0、1
8~15位：设置定时器2、3、4

2、TCFG1寄存器

功能：二级分频设置
在这里插入图片描述

3、TCON寄存器

功能：PWM功能寄存器
在这里插入图片描述

0位：PWM使能位
1位：PWM手动加载位
2位：PWM反向位
3位：自动重装载位
4位：死区位

4、TCNTB0寄存器

功能：设置PWM总共的递减次数
在这里插入图片描述

5、TCMPB0寄存器

功能：设置周期中高电平的递减次数
在这里插入图片描述

八、开发板编程

1、PWM程序

功能：实现通过PWM控制蜂鸣器产生"嘀嘀"的声音

#include "exynos_4412.h"

/**
 * @description: 延时函数
 * @param {unsigned int} i-计数值
 * @return {*}
 */
void delay(unsigned int i)
{
	while(i--);
}

/**
 * @description: PWM0初始化
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
void PWM0_Init()
{
	/* 设置蜂鸣器引脚为PWM输出模式 */
	GPD0.CON = GPD0.CON & (~(0xF << 0)) | (0x2 << 0);

	/* 设置1级分频,TCFG0,99=0x63 */
	PWM.TCFG0 = PWM.TCFG0 & (~(0xFF << 0)) | (0x63 << 0);

	/* 设置2级分频，TCFG1，1,因此递减频率为100MHz/(100*1)=1MHz */
	PWM.TCFG1 &= (~(0xF << 0)); 

	/* 打开自动重装载功能 */
	PWM.TCON |= (1 << 3);

	/* 设置PWM递减值,1000,因此PWM频率为1MHz/1000=1KHz */
	PWM.TCNTB0 = 1000;

	/* 设置高电平持续的递减计数值,600,占空比=600/1000=0.6 */
	PWM.TCMPB0 = 600;

	/* 打开手动更新，将TCNTB里的值复制进递减计数器里 */
	PWM.TCON |= (1 << 1);

	/* 关闭手动更新，因为之后TCNTB已经可以自动将值复制进递减计数器里了 */
	PWM.TCON &= (~(1 << 1));

	/* PWM使能 */
	PWM.TCON |= (1 << 0);
}

int main()
{
	PWM0_Init();

	while(1)
	{
		delay(100000);
		PWM.TCON &= (~(1 << 0));
		delay(100000);
		PWM.TCON |= (1 << 0);
	}
	return 0;
}