單片微型計算機原理及接口技術（28）1/29內容提綱一STC8H8K64U單片機的PWM模塊簡介二PWM模塊的時基單元三PWMA模塊的計數模式2/29STC8H8K64U單片機的PWM模塊簡介一3/291、STC8H8K64U單片機的PWM模塊概述STC8H8K64U單片機內部集成了8通道16位高級PWM定時器，可對外輸出任意頻率以及任意占空比的PWM波形，分成兩組，分別命名為第一組PWM（稱為PWMA）和第二組PWM（稱為PWMB），它們的周期可分別單獨設置（可以不同）。PWMA可配置成4組帶死區控制的互補對稱PWM或捕捉外部信號，PWMB可配置成4路PWM輸出或捕捉外部信號。STC8H8K64U單片機的PWM能捕獲外部輸入信號，可捕獲上升沿、下降沿或者同時捕獲上升沿和下降沿，測量外部波形時，可同時測量波形的周期值和占空比值。有正交編碼功能、外部異常檢測功能以及實時觸發ADC轉換功能。4/29PWMA有4個通道（分別為PWM1P/PWM1N、PWM2P/PWM2N、PWM3P/PWM3N、PWM4P/PWM4N），每個通道都可獨立實現PWM輸出（可設置為帶死區的互補對稱PWM輸出）、捕獲和比較功能。PWMB有4個通道（分別為PWM5、PWM6、PWM7、PWM8），每個通道也可獨立實現PWM輸出、捕獲和比較功能。兩組PWM定時器唯一的區別是第一組可輸出帶死區的互補對稱PWM，而第二組只能輸出單端的PWM，其他功能完全相同。5/292、STC8H8K64U單片機PWM模塊的功能（1）PWM波形的輸出當使用第一組PWM定時器輸出PWM波形時，可單獨使能PWM1P/PWM2P/PWM3P/PWM4P輸出（稱為P端輸出），也可單獨使能PWM1N/PWM2N/PWM3N/PWM4N輸出（稱為N端輸出）。可選擇的輸出規則如下：1）P端輸出和對應的N端輸出不能同時獨立輸出。例如，若單獨使能了PWM1P輸出，則PWM1N就不能再獨立輸出，除非PWM1P和PWM1N組成一組互補對稱輸出。2）PWMA的4路輸出是可分別獨立設置的，例如：可單獨使能PWM1P和PWM2N輸出，也可單獨使能PWM2N和PWM3N輸出。6/292、STC8H8K64U單片機PWM模塊的功能（2）捕獲功能或者脈寬測量若需要使用第一組PWM定時器進行捕獲功能或者測量脈寬時，輸入信號只能從每路的正端輸入，即只有PWM1P/PWM2P/PWM3P/PWM4P才有捕獲功能和測量脈寬功能。兩組高級PWM定時器對外部信號進行捕獲時，可選擇上升沿捕獲或者下降沿捕獲。如果需要同時捕獲上升沿和下降沿，則可將輸入信號同時接入到兩路PWM，使能其中一路捕獲上升沿，另外一路捕獲下降沿。將外部輸入信號同時接入到兩路PWM時，可同時捕獲信號的周期值和占空比值。7/293、STC8H8K64U單片機PWM模塊的性能（1）16位向上、向下、向上/下自動裝載計數器。（2）允許在指定數目的計數器周期之后更新定時器寄存器的重復計數器。（3）16位可編程（可以實時修改）預分頻器，計數器時鐘頻率的分頻系數為1～65535之間的任意數值。（4）同步電路，用于使用外部信號控制定時器以及定時器互聯。（5）多達4個獨立通道可以配置成：輸入捕獲輸出比較PWM輸出（邊緣或中間對齊模式）六步PWM輸出8/29單脈沖模式輸出PWMA支持4個死區時間可編程的通道上互補輸出（6）剎車輸入信號（PWMFLT）可以將定時器輸出信號置于復位狀態或者一個確定狀態。（7）外部觸發輸入引腳（PWMETI）。（8）PWMA/PWMB各有8個中斷請求源：剎車中斷（剎車信號輸入）觸發事件（計數器啟動、停止、初始化或者由內部/外部觸發計數）COM事件中斷輸入捕捉/輸出比較1~4中斷更新事件中斷：計數器向上溢出/向下溢出或計數器初始化（通過軟件或者內部/外部觸發）9/29PWM的時基單元二10/291.時基單元的結構圖PWMA的時基單元包含：16位向上/向下計數器16位自動重載寄存器重復計數器預分頻器11/29自動重載寄存器由預裝載寄存器和影子寄存器組成。可在下面兩種模式下寫自動重載寄存器：（1）自動預裝載已使能（PWMA_CR1寄存器的ARPE位為1）。在此模式下，寫入自動重載寄存器的數據將被保存在預裝載寄存器中，并在下一個更新事件（UEV）時傳送到影子寄存器。（2）自動預裝載已禁止（PWMA_CR1寄存器的ARPE位為0）。在此模式下，寫入自動重載寄存器的數據將立即寫入影子寄存器。產生更新事件的條件有：（1）計數器向上或向下溢出。（2）軟件置位了PWMA_EGR寄存器的UG位。（3）時鐘/觸發控制器產生了觸發事件。12/292.16位計數器的讀寫操作寫計數器的操作沒有緩存，在任何時候都可以寫PWMA_CNTRH和PWMA_CNTRL寄存器，因此為避免寫入了錯誤的數值，一般建議不要在計數器運行時寫入新的數值。讀計數器的操作帶有8位的緩存。用戶必須先讀定時器的高字節，在用戶讀了高字節后，低字節將被自動緩存，緩存的數據將會一直保持直到16位數據的讀操作完成。13/293.16位自動裝載寄存器PWMA_ARR寄存器的寫操作預裝載寄存器中的值將寫入16位的PWMA_ARR寄存器中，此操作由兩條指令完成，每條指令寫入1個字節。必須先寫高字節，后寫低字節。影子寄存器在寫入高字節時被鎖定，并保持到低字節寫完。14/294.

預分頻器PWMA的預分頻器是一個由16位寄存器（PWMA_PSCR）控制的16位計數器。這個控制寄存器帶有緩沖器，因此，它可以在運行時被改變。預分頻器可以將計數器的時鐘頻率按1到65536之間的任意值分頻。計數器的頻率計算公式：fCK_CNT=fCK_PSC/(PSCR[15:0]+1)15/29PWMA模塊的計數模式三16/291.

向上計數模式在向上計數模式中，計數器從0計數到用戶定義的比較值（PWMA_ARR寄存器的值），然后重新從0開始計數并產生一個計數器溢出事件（上溢），此時如果PWMA_CR1寄存器的UDIS位是0，將會產生一個更新事件（UEV）。17/29假設PWMA_ARR=0x36，當ARPE=0（ARR不預裝載），預分頻為2時的計數器更新情況。18/29當ARPE=1（ARR預裝載），預分頻為1時的計數器更新情況。19/292.

向下計數模式在向下模式中，計數器從自動裝載的值（PWMA_ARR寄存器的值）開始向下計數到0，然后再從自動裝載的值重新開始計數，并產生一個計數器向下溢出事件（下溢）。如果PWMA_CR1寄存器的UDIS位被清除，還會產生一個更新事件（UEV）。20/29在向下計數模式下，假設PWMA_ARR=0x36，當ARPE=0（ARR不預裝載），預分頻為2時的計數器更新情況。21/29在向下計數模式下，假設PWMA_ARR=0x36，當ARPE=1（ARR預裝載），預分頻為1時的計數器更新情況。22/293.

中間對齊模式（向上/向下計數模式）在中央對齊模式，計數器從0開始計數到PWMA_ARR寄存器-1，產生一個計數器上溢事件，然后從PWMA_ARR寄存器的值向下計數到1并且產生一個計數器下溢事件；然后再從0開始重新計數。在此模式下，不能寫入PWMA_CR1中的DIR方向位。它由硬件更新并指示當前的計數方向。23/29中央對齊模式下，內部時鐘分頻因子為1，PWMA_ARR=0x6，ARPE＝1時的計數器更新情況。24/29使用中央對齊模式應該注意：（1）啟動中央對齊模式時，計數器將按照原有的向上/向下的配置計數。也就是說PWMA_CR1寄存器中的DIR位將決定計數器是向上還是向下計數。此外，軟件不能同時修改DIR位和CMS位的值。（2）不推薦在中央對齊模式下，計數器正在計數時寫計數器的值，這將導致不能預料的后果。（3）安全使用中央對齊模式的計數器的方法是在啟動計數器之前先用軟件（置位PWMA_EGR寄存器的UG位）產生一個更新事件，并且不在計數器計數時修改計數器的值。25/294.

重復計數器時基單元解釋了計數器向上/向下溢出時更新事件（UEV）是如何產生的，然而事實上它只能在重復計數器的值達到0的時候產生。這個特性對產生PWM信號非常有用。這意味著在每N次計數上溢或下溢時，數據從預裝載寄存器傳輸到影子寄存器（PWMA_ARR自動重載入寄存器，PWMA_PSCR預裝載寄存器，還有在比較模式下的捕獲/比較寄存器PWMA_CCRx），N是PWMA_RCR重復計數寄存器中的值。26/29重復計數器在下述任一條件成立時遞減：（1）向上計數模式下每次計數器向上溢出時；（2）向下計數模式下每次計數器向下溢出時；（3）中央對齊模式下每次上溢和每次下溢時。重復