risc-v Sifive learn inventor基础之硬件pwm&寄存器HifiveRev B pwm调速电机调速占空比

2023-11-23 11:19:52

risc-v Sifive learn inventor基础之硬件pwm

risc-v Sifive learn inventor基础之串口
继串口之后，继续来通过寄存器操作硬件pwm，熟悉操作寄存器的流程。
因为sifive官方没有提供pwm的库函数，所以必须根据芯片手册配置寄存器来开发pwm。这是练习操作寄存器的好机会！

一，硬件连接

在入门手册中可以知道，在金手指上，gpio2接到小车上的右边电机且控制电机正转。在芯片手册的gpio章节，可以找到gpio2的复用功能1中对应的是pwm0_cmp0，所以要操作的就是pwm0和它的cmp0。

二，pwm

e310有三个pwm控制器，我们需要操作的是pwm0。
一个pwm控制器的寄存器如下：

pwmcfg：配置pwm
pwmcount：pwm计数寄存器
pwms：保存pwmcount经过缩放后的值，这个寄存器用来与pwmcmpX寄存器比较，从而产生pwm。

1，pwmcfg

pwmscale：pwmcount的缩放倍数（0-15）
pwmsticky和pwmdeglitch：是与pwm中断相关的，是用来防止当改变cmpX的值时，中断再次触发。
pwmzero ：为1时，当pwms==cmp0时，pwmcount会重置。但是在开发过程中，我发现这个位无法被置一，当向bit 9写1时，bit 10置1，而bit 9保持0 最后发现这个不会影响pwmzero的功能。
pwmcmpXcenter：用来设置pwm的*对齐模式
pwmXgang：设置pwm轮流产生信号。
pwmcmpXip:中断标志位

2，pwms与pwmcmpx
pwms的值就是pwmcount的值扩大2^n，n=scale，n∈【0，15】。从频率来看，就是把频率缩小了2 ^n倍，缩放后的值与pwmcmpX寄存器里的值比较，产生pwm波。当pwms>pwmcmpX 时，gpioX输出高电平。

pwmcpmX的最大值与cmpwdith有关，如图不同pwm控制器有不一样的cmpwdith，如pwm0的cmpwdith=8，pwmcmpX寄存器就只能设置8位，也就是0->255，pwm1的cmpwdith=16,pwmcmpX范围0->2^16-1。这一点在编程时需要注意传递的参数不能超出范围。

二，代码编写

了解了寄存器的功能后，就可以通过代码来操作寄存器实现所需的功能了。可见，通过scale可以设置pwms的时钟频率（pwm时钟频率是16MHZ），设置pwmcmp0可以设置pwm的周期，再通过设置pwmcmpX调节pwm的占空比。
首先设置gpio2，输出使能，复用功能1，配置pwmcfg寄存器，保险起见，先清零，再设置scale
注意，pwmenalways必须在pwmzerocmp之前置位，若pwmzerocmp先置位，则pwmenalways设置为1时，pwmzerocmp会被清零!
最后清零所有cmp寄存器，然后设置cmp0的值，这样初始化了周期，cmp1-cmp3的输出全是高电平。

#include "pwm.h"
/*
 * 设置pwm0占空比 
 * cmp_num :0->3
 * 通过设置pwmcmp0可以设置周期,cmpx>pwms 低电平
 * cmp 【0，155】这是由于pwmdwith=8
 */
int pwm0_setcmp(int cmp_num,char cmp){
	if(cmp_num==0){
		PWM0_CMP0 &=0;
		PWM0_CMP0|=cmp;
	}
	else if(cmp_num==1){
		PWM0_CMP1 &=0;
		PWM0_CMP1|=cmp;
	}
	else if(cmp_num==2){
		PWM0_CMP2 &=0;
		PWM0_CMP2|=cmp;
	}
	else if(cmp_num==3){
		PWM0_CMP3 &=0;
		PWM0_CMP3|=cmp;
	}
}
/*
 * pwm初始化
 *  假设时钟周期设为64M
 * 周期 = (250*2^scale)/64 us=2^scale*3.90625
 *int scale (0-15)时钟分频系数 scale=7时，T=500us
 */
void pwm_init(int scale){

	//GPIO2->PWM0CMP2
	GPIO0_IOF_EN |=(1<<2);//enable gpio2 iof
	GPIO0_IOF_SEL |=(1<<2); //select iof 1

	//配置cfg寄存器
	PWM0_CFG &=0;//clear cfg
	PWM0_CFG |=scale;//set scale=0
	PWM0_CFG |=(1<<12);//set pwmenalways 1 ;note:this must be done before pwmzeorcmp
	PWM0_CFG |=(1<<9);//set pwmzero 1

	//init the cmpx value
	pwm0_setcmp(0,250); 
	pwm0_setcmp(1,250); 
	pwm0_setcmp(2,250); 
	pwm0_setcmp(3,250); 
}

寄存器相关宏定义

#define PWM0_CFG (__METAL_ACCESS_ONCE((__metal_io_u32 *)(METAL_SIFIVE_PWM0_0_BASE_ADDRESS + METAL_SIFIVE_PWM0_PWMCFG)))
#define PWM0_CMP0 (__METAL_ACCESS_ONCE((__metal_io_u32 *)(METAL_SIFIVE_PWM0_0_BASE_ADDRESS + METAL_SIFIVE_PWM0_PWMCMP0)))
#define PWM0_CMP1 (__METAL_ACCESS_ONCE((__metal_io_u32 *)(METAL_SIFIVE_PWM0_0_BASE_ADDRESS + METAL_SIFIVE_PWM0_PWMCMP1)))
#define PWM0_CMP2 (__METAL_ACCESS_ONCE((__metal_io_u32 *)(METAL_SIFIVE_PWM0_0_BASE_ADDRESS + METAL_SIFIVE_PWM0_PWMCMP2)))
#define PWM0_CMP3 (__METAL_ACCESS_ONCE((__metal_io_u32 *)(METAL_SIFIVE_PWM0_0_BASE_ADDRESS + METAL_SIFIVE_PWM0_PWMCMP3)))

示例应用
设置pwm周期500us 占空比4/5

__metal_driver_sifive_fe310_g000_pll_init(&__metal_dt_clock_4);//clock 64mhz
metal_clock_set_rate_hz(&__metal_dt_clock_4.clock,64000000);
//当scale=7 PWM周期500us
pwm_init(7);
pwm0_setcmp(2,200);

三，小结

以pwm0为例，其他的pwm也大致可以依样画葫芦。这次用逻辑分析仪，能明显清晰的看到pwm的周期和占空比，通过不断调试pwmcfg，最后找到规律。同时实践了操作寄存器的方法。编写了reg.h，方便操作寄存器。

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