如何使用RX系列的GPTW生成兩路可調(diào)頻率的任意相位差的pwm波

在實際的應用中會用到需要輸出一定相位差的PWM波，而且在運行過程中還需要調(diào)整PWM的頻率，下面介紹使用瑞薩RX系列MCU內(nèi)部的GPTW實現(xiàn)這種功能的方法，我們以RX66T為例。

RX66T概覽

RX66T系列微控制器是首批搭載RXv3第三代RX CPU內(nèi)核的產(chǎn)品，是電機控制應用的最佳選擇。RX66T系列可通過最大160 MHz工作頻率的CPU內(nèi)核和電機控制外設(shè)，能同時控制多達四臺電機。內(nèi)置的安全和安全功能還為變頻控制應用提供了新的附加價值。

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• RXv3 Core 160MHz operation (5.8 CoreMark/MHz), single-precision FPU

• 2.7V to 5.5V操作

• 工作溫度-40 °C ~ 105 °C

• 程序閃存高達1MB，高達128KB的SRAM

• 增強型模擬：

12位A/D轉(zhuǎn)換器x3個單元，12位D/A轉(zhuǎn)換器x2個通道

6通道比較器

6通道偽差分PGA

• 160MHz PWM：

4通道：用于3相互補開關(guān)，2個通道：用于5相互補開關(guān)，10個通道:用于單相互補開關(guān)

4通道高分辨率PWM可實現(xiàn)最小195ps的時序調(diào)整

• 可信安全IP精簡版（AES/TRNG）

首先先看一下GPTW的PWM輸出模式，如下面表格所示，可以看到在GPTW的GTCR寄存器的MD位可以設(shè)置PWM輸出時的模式，主要的工作模式分為兩大類，一類是鋸齒波的工作模式另外一類是三角波的工作模式。

鋸齒波模式

如下圖為鋸齒波的模式，在這種模式下，GTCNT寄存器的值會單向增加，達到設(shè)定周期值時，GTCNT的值清零。PWM的產(chǎn)生由各個比較計數(shù)器和GTCNT比較相等后翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生，比如下圖中的GTCCRC、GTCCRD、GTCCRE和GTCCRF。

三角波模式

如下圖為三角波的模式，在這種模式下，GTCNT的值會增加達到定時周期值時，變?yōu)闇p計數(shù)，直到0。這種工作模式下，每一個周期內(nèi)GTCNT的值會和同一個比較寄存器的值進行兩次比較反轉(zhuǎn)，所以會出現(xiàn)左右對稱的PWM波，如果想實現(xiàn)兩個上升沿或者下降沿相差固定度數(shù)的PWM比較困難，同時調(diào)整周期和相位也比較麻煩。

根據(jù)分析，我們選擇GPTW工作在三角波模式，而sawtooth-wave one-shot pulse mode是最合適的（這幾種工作模式的區(qū)別請參考RX66T的用戶手冊）。

假設(shè)我們的需求是：生成兩路周期相等的PWM波，而且能夠要求周期可以動態(tài)調(diào)整，同時需要兩路PWM的上升沿具有一定的相位差，并且相位差在運行過程中可以動態(tài)調(diào)整。

下面就介紹一下如何使用GPTW實現(xiàn)這個功能，首先需要使用三路GPTW定時器，定時器的設(shè)置如下：

1）GPTW1設(shè)置為鋸齒波模式，作為GPTW2和GPTW3的周期清零信號定時器，它用來控制兩個PWM輸出的周期。

2）GPTW2設(shè)置為sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死區(qū)時間（死區(qū)時間僅在GPTW需要輸出一對互補PWM時才需要，在這個例子里不用考慮）由GPTW2的比較寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）來決定，這個定時器的周期設(shè)置值遠大于GPTW1的周期值，同時設(shè)置GPTW2可以被外部清零啟動信號觸發(fā)，觸發(fā)信號為GPTW1的周期溢出信號。

3）GPTW3設(shè)置為sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死區(qū)時間（死區(qū)時間僅在GPTW需要輸出一對互補PWM時才需要，在這個例子里不用考慮）由GPTW3的比較寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）來決定，這個定時器的周期設(shè)置值遠大于GPTW1的周期值，同時設(shè)置GPTW3可以被外部清零啟動信號觸發(fā)，觸發(fā)信號為GPTW1的比較相等信號。

GPTW的工作過程如上圖所示

在標簽1處，GPTW2會被GPTW1的溢出信號清零啟動，所以兩個標簽1之間的時間就為GPTW2周期時間。在標簽2處，GPTW3會被GPTW1的比較相等信號清零啟動，所以上圖兩個標簽2之間的時間就是GPTW2的周期時間。當GPTW1的周期和GTCCRA的值不變時，GPTW2和GPTW3的周期是一致的，都為GPTW1的周期值，而GTCCRA的值決定了兩個PWM的相位差。

所以在調(diào)整GPTW2和GPTW3的周期時只用調(diào)整GPTW1的GPTR寄存器即可。調(diào)整相位差時，調(diào)整GPTW1的GTCCRA寄存器即可。而GPTW2和GPTW3自身的占空比可以通過調(diào)整自己比較寄存器來實現(xiàn)。

通過這種方式就很容易輸出滿足要求的PWM波。

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