【瑞萨RA2L1入门学习】——PWM

前言

本文是关于PWM（脉冲宽度调制）在RA-Eco-RA2L1-48PIN-V1.0开发板上的应用。本文将会从PWM是什么，怎么用来入手，帮助大家理解PWM。

一、PWM是什么

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称 脉宽调制 ，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

在瑞萨RA系列MCU中有两种定时器，一种是通用PWM定时器GPT，另外一种是异步通用定时器AGT。

1.GPT的特点

1、32位定时器，共有4个通道（GPT32，编号为0-3）

2、16位定时器，共有6个通道（GPT16，编号4-9）

3、支持三种计数模式（上计数模式、下计数模式、上下计数模式）

4、每个通道都可以独立选择时钟源

5、每个通道都有两个输入\输出引脚

6、每个通道都有两个输出比较\输入捕获寄存器

7、对于每个通道的两个输出比较\输入捕获寄存器，都提供了四个缓冲寄存器，并且当其不作为缓冲使用时能够当作比较寄存器来使用。

8、在输出比较模式下，GPT定时器支持缓冲寄存器切换功能，并且切换的时机可以选择在波形的峰值或者波谷发生。这就使得可以生成左右不对称的PWM波形。

9、每个通道都有寄存器用于设置帧周期，并能在计数器溢出或者下溢时生成中断。

10、可以在PWM操作中生成死区时间。

11、可以同步启动、停止和清除任意通道的计数器。

12、计数器可以根据最多4个ELC(Event Link Controller)事件来启动、停止、清零、向上计数、向下计数或进行输入捕获操作。ELC事件是外部或者内部触发的事件，可以触发计数器的不同操作。

13、计数器可以根据两个输入引脚的状态来启动、停止、清零、向上计数、向下计数或进行输入捕获操作。输入引脚的状态变化直接影响计数器的行为。

14、计数器可以根据最多两个外部触发信号来启动、停止、清零、向上计数、向下计数或进行输入捕获操作。外部触发信号可以是来自其他硬件模块的信号。

15、当检测到输出引脚之间的短路时，可以禁用输出引脚。这是一种保护机制，防止因为短路导致的硬件损坏。

16、可以生成用于控制无刷直流电机(BLDC)的PWM波形。

17、比较匹配到A-D事件、溢出/下溢事件以及输入UVW边沿事件可以输出到ELC。这些事件可以用于触发其他模块的操作。

18、可以为输入捕获和输入UVW信号启用噪声滤波器。噪声滤波器可以消除输入信号中的噪声，确保信号的准确性。

19、总线时钟(Bus clock)使用PCLKB，核心时钟(Core clock)使用PCLKD。PCLKB和PCLKD是微控制器中的时钟信号，分别用于总线和核心的时钟同步。

2.GPT功能

3.GPT框图

二、代码实现

示例：选择排序(selection sort)是一种简单直观的排序算法，首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

1.e2配置

首先配置时钟源PCLKD为48MHz

将P103引脚配置为GPT2（GTIOC2A）

定时器配置

PWM中

频率 = 主频 / period

+占空比 = cycle / period

2.hal_entry()中代码如下

voidhal_entry(void)
{
/* TODO: add your own code here */
fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
/*开启 PWM */
/* 打开定时器0 */
    err = R_GPT_Open(&g_timer0_ctrl, &g_timer0_cfg);
/* 检查初始化是否成功 */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
/* 启动定时器，开始生成PWM信号 */
    (void) R_GPT_Start(&g_timer0_ctrl);
    R_BSP_SoftwareDelay (20, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
/* 设置PWM周期，我们上面以及设置时钟频率为48MHz，分频比为1，则此时频率为48MHz/4800 = 10kHz */
    err = R_GPT_PeriodSet(&g_timer0_ctrl, 4800);
/* 检查周期是否设置成功 */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    R_BSP_SoftwareDelay (20, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);//不加延时可能会设置不成功
/* 呼吸灯循环 */
uint32_t duty_cycle = 0;//占空比初始值
int8_t direction = 1;//1表示递增。-1表示递减

while(1)
    {
/* 设置PWM占空比 */
        err = R_GPT_DutyCycleSet(&g_timer0_ctrl, duty_cycle, GPT_IO_PIN_GTIOCA);
        assert(FSP_SUCCESS == err);
        R_BSP_SoftwareDelay (20, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
/* 更新占空比 */
        duty_cycle += direction * 100;

if (duty_cycle >= 4800)
        {
            duty_cycle = 4800;
            direction = -1;
        }
elseif(duty_cycle <= 0)
        {
            duty_cycle = 0;
            direction = 1;
        }
        R_BSP_SoftwareDelay (20, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); //20ms变化一次
    }