一文讲清：PWMV2快速入门

• 互补PWM输出

• 带死区控制

• 故障保护功能

• 同步保护
• 异步保护

• 强制输出功能
• 输入捕获功能
• 支持触发adc采样
• 支触发sigma-delta adc采样
• 支持触发编码器采样
• 支持PWM同步功能
• 支持PWM移相功能
• PWM中断和DMA功能

• 通用计算单元

• 根据dac的输入值或者当前计数器值，计数器重载值以及预设的参数计算出一个结果，用于更新比较器的值

• 使用硬件计算相关参数，运算速度快

• 支持PWM占空比硬件限幅

• 支持PWM频率硬件限幅

• 支持关键寄存器加锁
• 支持调试模式

• 使用调试器进行调试时可以设置PWM输出为配置的电平状态

• 高精度PWM

在准备PWM（脉宽调制）系列的高级功能配置文档时，我们重点关注以下几个关键特性：

1. PWM信号同步

同步PWM信号确保了多个PWM通道之间或与外部时钟和事件的时间一致性。对于多相系统中的精确相位对齐至关重要。

2. PWM信号移相

移相技术允许调整PWM信号相对于参考点或其他PWM信号的相位角。这对于三相电机控制和其他需要精密相位调节的应用尤为重要。通过硬件或软件实现的移相可以提供灵活且精确的控制。

3. 固定占空比下的频率调整

有时应用需求保持固定的占空比，同时调整PWM信号的频率。这种配置要求PWM生成器能够精准地维持设定的占空比，即使频率发生变化。

4. 事件驱动与中断管理

高效的事件检测和中断触发机制使得PWM控制器能够在特定事件发生时即时响应，如周期结束或比较匹配。良好的事件和中断管理是实现实时操作的关键，提升了系统的响应速度和整体效率。

5. 斩波功能

PWM斩波将连续的PWM信号分割成一系列短脉冲，以降低音频噪声或优化电源效率。通过调整PWM信号的开启和关闭时间来实施斩波，为某些应用场景提供了额外的优势。

6. 故障保护和强制输出功能

• PWMv2模块提供了全面的故障保护机制，能够在检测到异常情况时迅速采取措施，防止潜在的硬件损坏或危险发生。主要特性包括同步和异步故障输入，故障响应模式，故障恢复机制。

• 强制输出功能允许用户在必要时直接控制PWM输出的状态，而不依赖于正常的PWM波形生成逻辑。可提供硬件强制输出和软件强制输出。

影子寄存器包含一组与工作寄存器相对应的寄存器，这些寄存器可以被直接读写，但其内容不会立即生效。只有当满足特定条件时，影子寄存器中的值才会被复制到相应的工作寄存器中，从而对PWM输出产生影响。

在修改影子寄存器之前，需要先解锁它们。这通常通过向UNLOCK寄存器写入一个特定的密钥来完成。

修改完成后，可以通过设置锁定位来重新锁定影子寄存器，防止意外更改。

• 每个PWMV2外设含有28个独立的影子寄存器，可关联到PWMV2的4个通道的任意通道中，在特定的时机将影子寄存器的值更新到工作寄存器中。

  
  

• 影子寄存器可用于配置reload补偿值、compare、通用计算单元补偿值以及私有计算单元门限补偿值。

• 影子寄存器在一定程度上保证了多数据更新的一致性。更新影子寄存器如下

PWMV2计数器是PWM模块的核心组件之一，它决定了PWM信号的时间基准和波形特性。

• 计数器的基本概念

• 计数模式：HPM6E00的PWMv2仅提供上升计数模式，即计数器从0开始递增直到达到预设的最大值（重载值），然后重新从0开始。
• 周期：计数器的周期由重载值决定

• 计数器的主要功能

• 时间基准：为PWM信号生成提供时间参考，决定了PWM信号的周期和占空比。

• 事件触发：当计数值匹配某个比较值时，可以触发中断或其他事件，如改变PWM输出状态或启动其他外设操作。

• 重载机制：当计数器到达最大值时会发生重载事件，此时计数器会恢复到0，并可以根据需要更新某些寄存器的内容。

PWMV2 支持 4 个 PWM 生成子模块，每个子模块包含一个 32 位计数器和 4 个 32 位比较值，并支持输出 2路独立或者 1 对互补的 PWM 输出，计数器的值和比较值的关系，决定了 初始 PWM 的输出波形。

尽管某些MCU的计数器支持上升、下降及双向计数模式，HPM系列MCU中的PWMv2模块只提供上升计数功能。这种设计选择不仅简化了PWM信号的生成过程，而且在性能和功能性方面丝毫不逊色于其他复杂计数模式的MCU，甚至在某些方面展现出更强的优势。下文会通过中心对齐PWM的配置，说明上升计数在性能上没有任何问题。

为了帮助开发者快速上手，以下将重点介绍一些关键配置项，使PWM外设能够迅速投入工作。对于更复杂的定制化需求，参考进阶篇获取详细指导。

• 每一个PWM外设有四个计数器，每个计数器有cmp0-cmp3四个比较器。一般情况下，cmp0和cmp1，cmp2和cmp3成对使用输出CHN0-1两路PWM。

• 因为CHN0-1两路PWM共用一个计数器，所以这两路PWM频率一致
• 互补PWM输出时候，CHN0-1成对使用，cmp0-cmp1有效，cmp2-cmp3无效
• cmp0的值为a，cmp1的值为b，计数器的重载值为T，a和b的值可以在0-2T之间配置，组成各种不同的波形。一般情况下a和b的值在0-T之间配置，且a的值小于b即可满足基本需求。此时当计数器的值在a和b之间时（包含a和b）输出高电平，其他情况输出低电平。
• 四点模式下，CHN0的电平变化由a、b、c、d组点位决定，按照两点模式下大小关系生成对应的波形，再根据预设的PWM_LOGIC寄存器所设置的模式将两组波形进行逻辑组合后输出。CHN1此时可使用互补模式进行输出。
  
  

• 为了保证比较寄存器和计数器更新的一致性，使用影子寄存器更新实际工作用的寄存器。当选择的影子寄存器更新时刻匹配时，影子寄存器的值会被更新到实际工作用的寄存器

1. 调用deinit函数复位PWMV2外设
2. 解锁PWM影子寄存器
3. 配置影子寄存器的值
4. 计数器选择需要使用的影子寄存器（也可以选择值来自于计算单元）。此时选择的影子寄存器中的值就是计数器的重载值。
5. 设置计数器重载值生效的时刻
   如下代码设置生效时刻为reload点，这也是常用的影子寄存器生效时刻配置。
   

中心对齐的PWM（脉宽调制）波形因其对称性而被广泛应用于电机控制、音频信号处理等领域。与边缘对齐PWM不同，中心对齐PWM在一个周期内的高电平和低电平时间是关于周期中点对称分布的。

• 影子寄存器方法

为了生成中心对齐的PWM波形，可以通过配置PWM模块中的两个比较单元来实现。具体来说，需要设置两个影子寄存器，分别对应于PWM波形的上升沿和下降沿位置。通过将这两个寄存器值设为以下表达式，可以确保PWM波形的中心对齐：

• 上升沿位置（即PWM波形开始变为高电平的位置）：

CMP0=Reload−Duty2CMP0=2Reload−Duty

• 下降沿位置（即PWM波形恢复为低电平的位置）：

CMP1=Reload+Duty2CMP1=2Reload+Duty

其中：

• Reload是PWM周期结束时重新加载的计数值，决定了PWM的频率。

• Duty 是PWM的占空比，表示高电平持续时间对应的计数值。

上述配置确保了PWM信号在一个周期内的高电平和低电平时间是对称分布的，从而产生精确的中心对齐波形。这种方法不仅提高了PWM输出的精度，而且对于降低电磁干扰（EMI）和提高系统的整体性能具有重要作用。

此外，当调整Duty值以改变PWM占空比时，CMP0 和 CMP1会相应地更新，保持波形始终关于周期中点对齐。这使得即使在动态调整占空比的情况下，也能维持波形的对称性和稳定性。

• 计算单元方法

使用影子寄存器生成中心对称的波形，需要修改两个寄存器，如果想只修改一个值就生成中心对称PWM，可以使用计算单元进行操作。

• Cal_t_index, 从4个计数器计算单元输出值(reload_new)中选择一个
• Cal_in_index,从4个dac输入值和4个计数器当前值中选择一个
• Cal_in_off从28个shadow寄存器中选择一个作为偏移量，选择后四个为0，无偏移。
• Cal_lim_up/cal_lim_lo，也是从28个shadow寄存器中选择一个作为计算上下限的偏移量。
• Cal_lu_en/cal_ll_en上下限使能位
• 以_param结尾的是五位有符号参数，所有从shadow寄存器中选的数都作为有符号数处理。
• 下图中圆圈中的X或者+代表当前运算时乘法或者加法

边沿对齐PWM（脉宽调制）是一种常见的波形生成方式，广泛应用于各种控制和调节系统中。与中心对齐PWM不同，边沿对齐PWM的高电平或低电平时间不是关于周期中点对称分布的，而是相对于一个固定的边沿（上升沿或下降沿）进行调整。这种方式简化了硬件设计，并且在某些应用中提供了更好的灵活性。

• 左边沿对齐

左边沿对齐PWM是指PWM波形的每个周期都从同一个固定的时间点开始，即所有周期的上升沿是同步的。在这个模式下，占空比的变化只影响PWM波形的结束位置（下降沿），而起始位置保持不变。所以CMP0配置为0，CMP1配置为占空比即可。

• 右边沿对齐

右边沿对齐PWM则是在每个周期结束时保持同步，即所有周期的下降沿是同步的。在这种模式下，占空比的变化会影响PWM波形的开始位置（上升沿），而结束位置保持不变。

CMP0=Reload−Duty

CMP1=Reload

（图源网络）