TM4C123G学习记录(5)--PWM输出

• 为了准备电赛临时学一下TM4C123G，简单记录学习内容
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一、实验简介

GPIO输出pwm信号，控制板载LED实现呼吸灯效果

二、硬件连接

检查板载LED部分原理图

可见PF1/PF2/PF3对应三个LED，LED由三极管开关电路控制，IO输出高电平点亮，IO输出pwm波可以控制亮度

三、TM4C单片机的PWM介绍

（1）pwm资源

TM4C123GH6PM控制器包含两个pwm模块，每个模块由4个pwm发生器和一个控制模块组成，每个发生器可以产生2个pwm信号，一共可以输出16个pwm信号（同一发生器产生的两个信号的周期是一致的，但占空比可以设为不同的）

（2）pwm发生器特点

（3）结构图

• pwm模块结构图
• 其中一个发生器的细节

（4）pwm信号引脚映射情况

这个表格十分重要，它记录了在硬件层面上，哪些pwm信号输出连接到哪些引脚，编程时需要对照查看

如图可见，PF2连接到M1PWM6，PF3连接到M1PWM7，我们只需控制M1PWM6/M1PWM7在PF2/PF3上输出pwm波，即可控制引脚上连接的LED

（5）pwm模块时钟来源

查看原理图，可见pwm模块时钟来源于经过​​USEPWMDIV​​分频的系统时钟，所有pwm信号的时钟频率都是这个。

（6）pwm信号产生过程

（1）类似stm32，TM4C的pwm利用定时器实现(不过TM4C的pwm模块中有自带的定时器，不需要想stm32那样使用timer外设)，可以选择三种计数模式

• 向上计数（pwm信号右对齐）
• 向下计数（pwm信号左对齐）
• 上下计数（pwm信号中间对齐）

（2）每个pwm信号发生器，可以配置两个pwm比较器（类似stm32中的ccrx），比较器根据设定的比较值和当前计数值输出高电平脉冲
（3）所有计数器、比较器的信息会被pwm信号发生器检测，并生成对应的pwm波

（7）其它

关于pwm中断、死区配置、信号同步、故障等内容，因为本人没有深入研究，在此不提了，不好意思

四、TM4C单片机的PWM配置过程

• 配置一个PWM发生器，频率25KHz，信号0（MnPWM0）占空比25%，信号1（MnPWM1）占空比75%，假定系统时钟频率为20M

1. 使能PWM时钟 ​​SysCtlPeripheralEnable()​​

2. 使能被复用引脚的时钟 ​​SysCtlPeripheralEnable()​​

3. 使能引脚复用PWM功能 ​​GPIOPinTypePWM()​​

4. 将PWM信号分配到合适的引脚上 ​​GPIOPinConfigure()​​

5. 使能PWM时钟，设置PWM分频器为2分频（PWM时钟源为10M） ​​SysCtlPWMClockSet();​​

6. 配置为向下计数，参数立即更新模式 ​​PWMGenConfigure()​​

7. 设置周期时间（定时器计数范围），目标频率25K，PWM频率10M，则每一个信号周期有400个PWM周期，故装载值设为400-1（0到399共400个值） ​​PWMGenPeriodSet()​​

8. 设置信号0占空比25%，信号1占空比75% ​​PWMPulseWidthSet()​​

9. 启动PWM发生器的定时器 ​​PWMGenEnable()​​

10. 使能PWM输出 ​​PWMOutputState()​​

五、示例代码

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/tm4c123gh6pm.h"               //Register Definitions
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/interrupt.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/uart.h"
#include "uartstdio.h"
#include "driverlib/systick.h"
#include "driverlib/pin_map.h"
#include "driverlib/pwm.h"


#define delay_ms(n); SysCtlDelay(n*(SysCtlClockGet()/3000));

/******************************************************************************************************************
*函数名: PWMInit()
*描   述：PWM初始化函数
*输   入：无
*线  路：PF2<->M1PWM6
                 PF4<->M1PWM7
******************************************************************************************************************/
void PWMInit(void)
{
    //配置PWM时钟（设置USEPWMDIV分频器）
    SysCtlPWMClockSet(SYSCTL_PWMDIV_1);                                                                                                 //PWM时钟 16M

    //使能时钟
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_PWM1);         //使能PWM模块1时钟                                                                        
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);        //使能GPIOF时钟                                                                     
    
    //使能引脚复用PWM功能
    GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_2);
    GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_3);
    
    //PWM信号分配
    GPIOPinConfigure(GPIO_PF2_M1PWM6);                  //PF2->PWM模块1信号6                                                                                         
    GPIOPinConfigure(GPIO_PF3_M1PWM7);                  //PF3->PWM模块1信号7                                                                                             

    //配置PWM发生器
    //模块1->发生器3->上下计数，不同步
    PWMGenConfigure(PWM1_BASE,PWM_GEN_3,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC); 
    
    //配置PWM周期
    PWMGenPeriodSet(PWM1_BASE,PWM_GEN_3,64000);         //64*10^3/16/10^6=4ms                                                                           
    
    //配置PWM占空比
    PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE,PWM_OUT_6,PWMGenPeriodGet(PWM1_BASE, PWM_GEN_3)*0.01);       //比较值为四分之一总计数值，25%
    PWMPulseWidthSet(PWM1_BASE,PWM_OUT_7,PWMGenPeriodGet(PWM1_BASE, PWM_GEN_3)*0.01);       //比较值为四分之三总计数值，75%

    //使能PWM模块1输出
    PWMOutputState(PWM1_BASE,PWM_OUT_6_BIT,true);
    PWMOutputState(PWM1_BASE,PWM_OUT_7_BIT,true);
    
    //使能PWM发生器
    PWMGenEnable(PWM1_BASE,PWM_GEN_3);
}



/******************************************************************************************************************
*函数名: SetDuty(uint32_t ui32Base,uint32_t ui32PWMOut,float duty)
*描   述：PWM初始化函数
*输   入：PWM模块编号、信号编号、占空比
******************************************************************************************************************/
void SetDuty(uint32_t ui32Base,uint32_t ui32PWMOut,float duty)
{
        uint32_t ui32Gen;
        uint32_t ui32OutBits;
    
        switch(ui32PWMOut)
        {
            case PWM_OUT_0: ui32Gen=PWM_GEN_0,ui32OutBits=PWM_OUT_0_BIT;    break;
            case PWM_OUT_1: ui32Gen=PWM_GEN_0,ui32OutBits=PWM_OUT_1_BIT;    break;
            case PWM_OUT_2: ui32Gen=PWM_GEN_1,ui32OutBits=PWM_OUT_2_BIT;    break;
            case PWM_OUT_3: ui32Gen=PWM_GEN_1,ui32OutBits=PWM_OUT_3_BIT;    break;
            case PWM_OUT_4: ui32Gen=PWM_GEN_2,ui32OutBits=PWM_OUT_4_BIT;    break;
            case PWM_OUT_5: ui32Gen=PWM_GEN_2,ui32OutBits=PWM_OUT_5_BIT;    break;
            case PWM_OUT_6: ui32Gen=PWM_GEN_3,ui32OutBits=PWM_OUT_6_BIT;    break;
            case PWM_OUT_7: ui32Gen=PWM_GEN_3,ui32OutBits=PWM_OUT_7_BIT;    break;
        }
    
    //配置占空比
    PWMPulseWidthSet(ui32Base, ui32PWMOut, PWMGenPeriodGet(ui32Base, ui32Gen)*duty);
    PWMOutputState(ui32Base, ui32OutBits, true);
    //使能发生器模块
    PWMGenEnable(ui32Base, ui32Gen);
}

int main()
{
    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1|SYSCTL_USE_OSC|SYSCTL_XTAL_16MHZ|SYSCTL_OSC_MAIN);       //系统时钟16M
    PWMInit();
    
    float duty1=0.1,duty2=0.9;
    float d=0.01;
    
    while(1)
    {
        SetDuty(PWM1_BASE,PWM_OUT_6,duty1);
        SetDuty(PWM1_BASE,PWM_OUT_7,duty2);
        delay_ms(10);
        duty1+=d;
        duty2-=d;
        
        if(duty1>=0.95 && duty2<=0.05)
            d=-0.01;
        else if(duty2>=0.95 && duty1<=0.05)
            d=0.01;
    }
}