wordpress主题外贸网站,wordpress检查php版本号,现成的ppt大全,三层网络架构文章目录 eTMR外设简介eTMR工作机制系统框图引脚与信号计数器与时钟源输出比较模式PWM模式通道配对通道对的互补输出#xff08;Complementary Mode#xff09;双缓冲输出PWM#xff08;Double Switch#xff09;错误检测机制#xff08;Fault Detection#xff09; 输入… 文章目录 eTMR外设简介eTMR工作机制系统框图引脚与信号计数器与时钟源输出比较模式PWM模式通道配对通道对的互补输出Complementary Mode双缓冲输出PWMDouble Switch错误检测机制Fault Detection 输入捕获模式正交编码器功能同步机制调制模式中断、DMA及触发信号 应用要点软件总结 eTMR外设简介
YTM32微控制器上集成的eTMR模块是一个定时器外设下辖多至8个通道除了可以进行基本的周期计数外还可以实现硬件输出比较PWM、输入捕获的功能有一些特别的eTMR示例还支持正交编码器的功能。
YTM32微控制器上集成了定时器外设模块还有TMR、pTMR、LPTMR、RTC等其中eTMR大多用于产生PWM信号或者通过输入捕捉测量方波脉冲信号的宽度。大多用在电机相关的应用中。
每款芯片集成eTMR实例的数量不同以YTM32B1ME05为例总共6个eTMR并且每个eTMR实例的部分功能也做了裁剪。如图x所示。
图x YTM32B1ME05上集成的6个eTMR外设 eTMR工作机制
系统框图
微控制器定时器外设模块的核心是一个计数器。所谓通道实际上是可以匹配计数器某个计数值的事件用户可以配置在特定的情况下产生事件例如对外输出电平对内产生触发信号等对应输出比较的功能也可以配置被外部的同步信号触发将发生事件的时刻快照到通道的数值寄存器中对应输入捕获的功能。因此带有多通道的定时器外设大多设计得相似可有系统框图如图x所示。 图x 常规带有多通道的定时器外设系统运行框图 引脚与信号
eTMR外设对外有一些信号绑定到芯片的引脚上。如表x所示。
引脚名信号描述信号方向TCLK_IN0, TCLK_IN1, TCLK_IN2可选其一作为外部输入的计数器时钟源输入eTMR_CH0, eTMR_CH1, … , eTMR_CH6, eTMR_CH7通道的输入输出信号当工作在输入捕捉模式时可送入触发信号当工作在输出比较或PWM模式时可输出电平信号产生PWM波形。输入/输出eTMR_FLT0, eTMR_FLT1, eTMR_FLT2, eTMR_FLT3捕获外部的错误信号Fault Event输入eTMR_QD_PHA, eTMR_QD_PHB正交编码器模式的输入信号输入
计数器与时钟源
定时器外设引擎的基本核心是一个可以由外部时钟源驱动计数的定时器。
eTMR外设涉及到两个时钟源驱动访问寄存器的外设总线时钟和驱动定时器计数的功能时钟。有一些型号的芯片可能会设计可以接入到eTMR的功能时钟的不同时钟源。例如可以直接将PLL倍频后的高速时钟直接送入定时器外设以获取更高的控制精度也可以将低功耗模式下能够继续存活的低速时钟源接入定时器的时钟源从而可以芯片的低功耗模式下继续自行工作。但在本例的YTM32B1ME05微控制器上是将SCU模块中产生的FAST_BUS_CLK固定接入eTMR的功能时钟源。如图x所示。这在IPC模块的章节中的表Table 13.1 IP Clock Control Table的备注里也有相关的描述。 eTMR module clock source is FAST_BUS_CLK default, also can use TCLK through configuring in the eTMR register, and TCLK frequency must be less than the half of FAST_BUS_CLK. 图x FAST_BUS_CLK时钟源的生成树 在eTMR外设模块内部还可以通过配置寄存器eTMR_CTRL[CLKSRC]选择使用计数的功能时钟源来自IPC模块的FAST_BUS_CLK或是从eTMR_TCLK_IN0引脚接入的外部时钟源。而在CIM外设中可以通过配置寄存器CIM_ETMROPT0[ETMRx_EXTCLK_SEL]选择eTMR_TCLK_IN0/eTMR_TCLK_IN1/eTMR_TCLK_IN2其中之一生效。
eTMR的计数时钟信号CLK_src进入eTMR外设后还需要经过一个7位的分频器才会送入eTMR的计数器驱动计数CLK_cnt。这个分频器的分频因子是在寄存器eTMR_CTRL[CLKPRS]中设定的。有计数器计数时钟频率的计算公式如下 C L K C N T C L K S R C C T R L [ C L K P R S ] 1 CLK_{CNT} \frac{CLK_{SRC}}{CTRL[CLKPRS]1} CLKCNTCTRL[CLKPRS]1CLKSRC 经过分频的时钟信号送入计数器驱动计数。大多数eTMR的内部计数器是16位的eTMR3是32位一旦启动定时器软件设置寄存器eTMR_CTRL[EN]1并等到Load事件标志位eTMR_SYNC[LDOK]1则计数器将会从寄存器eTMR_INIT载入初值到计数器寄存器eTMR_CNT中eTMR_SYNC[INITCNT]1或是直接向eTMR_CNT寄存器中写初值开始递增计数。软件可以从计数器寄存器eTMR_CNT中实时读到当前计数器的值。当计数值达到寄存器eTMR_MOD中设定的值时会触发Overflow溢出事件可产生中断也可产生触发信号起eTMR_STS[TOF]标志位然后定时器计数器直接回返至寄存器eTMR_INIT的值。如此形成计数周期。如图x所示。 图x eTMR的计数器溢出事件 在一些应用场景中例如电机控制需要多个eTMR配合使用相同频率的时钟源并且使用相同相位的时钟信号。此时就需要多个eTMR外设实例同步启动为此eTMR设计了GTB功能Global Time Base。所有设定了寄存器eTMR_CTRL[GLOBEN]1的eTMR实例将会并如GTB的集合其中设定eTMR_SYNC[GLOB]1的eTMR实例将作为主机其余eTMR实例为从机由主机eTMR控制GTB集合中所有eTMR的启动。
eTMR外设可以配置成输出比较模式、输入捕获模式、专用PWM模式和编码器模式
当为编码器模式时整个eTMR不能使用其他模式的功能。单个通道只能配置成输出比较模式、输入捕获模式或专用PWM模式中的一种但多个不同模式的通道可以在同一个eTMR中共存。
输出比较模式
输出比较功能多用于产生简单的PWM信号。
设置通道控制寄存器eTMR_CHn_CTRL[CHMODE]1该通道为输出比较模式。输出比较模式下通道引脚为输出方向引脚电平的初值由寄存器eTMR_CHn_CTRL[CHINIT]和eTMR_CHn_CTRL[CHPOL]指定在匹配事件发生后输出指定的电平由eTMR_CHn_CTRL[VAL0CMP]和eTMR_CHn_CTRL[VAL1CMP]确定。
不同于以往简单的多通道定时器外设的设计eTMR为每个通道设计了两个匹配值寄存器eTMR_CHn_VAL0和eTMR_CHn_VAL1。当设定寄存器eTMR_CHn_CTRL[CHMODE]2时该通道被设定为输出比较模式。寄存器eTMR_CHn_VAL0和eTMR_CHn_VAL1各自设定一个匹配值控制该通道绑定的引脚输出指定电平eTMR_CHn_CTRL[VAL0CMP]和eTMR_CHn_CTRL[VAL1CMP]的配置值可以指定在匹配时输出高电平、低电平或是翻转。以此可以产生PWM信号。 图x eTMR的输出比较机制 通过配置定时器的MOD可以指定输出PWM信号的周期。在PWM信号的周期内部通过配置通道的VAL0和VAL1可以控制PWM信号的相位和占空比。
PWM模式
虽然输出比较模式可以用于产生简单的PWM信号但eTMR仍然设计了专门的PWM模式寄存器eTMR_CHn_CTRL[CHMODE]1。在专门的PWM模式下除了能够以约定的方式配置一些寄存器产生边沿对齐和中央对齐的PWM信号外eTMR还可以将两路输出通道组合成一对互补输出以及捕获硬件错误信号等专门针对电机控制系统中对PWM信号的需求。
手册中描述了eTMR的PWM模式工作机制的框图如图x所示。 图x eTMR的PWM模式工作机制 实际上在专门的PWM模式下如手册上的详细描述无论是产生中央对齐、边沿对齐还是非对称对齐有相位差的边沿对齐的PWM信号波形对每个通道的INIT、MOD、VAL0、VAL1寄存器的使用方式同在输出比较模式下产生PWM信号的用法并无二致。专门PWM模式较于使用输出比较模式产生PWM信号增加的主要功能是能够将两个通道配对形成一个输出通道对Channel Pair而有一些功能需要在启用通道对之后才能解锁例如产生互补输出PWM信号。
通道配对
在有8个通道的eTMR模块中偶数编号的通道同1后的奇数通道可以配对例如0和1号通道配对2和3号通道配对等。当启用任何需要通道配对完成的功能时配置寄存器eTMR_CTRL寄存器中的COMPLxx或DBSWxx字段对应通道即配对成功。如图x所示。 图x eTMR_CTRL寄存器中的字段 当通道配对成功后通常使用偶数编号的通道的配置控制通道对在启用模式下的行为奇数编号通道的配置不再生效。
通道对的互补输出Complementary Mode
当设置eTMR_CTRL[COMPLxx]1时将对应通道配对并启用互补输出模式。此时奇数编号的通道的占空比设置都不起作用奇数编号通道输出的信号完全与通道对的偶数号通道的输出电平相反。如图x所示。 图x eTMR的PWM互补输出模式 从图中可以看到PWM1的信号并没有受到CH1_VAL0和CH1_VAL1的控制而是同PWM0相对。
双缓冲输出PWMDouble Switch
当设置eTMR_CTRL[DBSWxx]1时将对应通道配对并启用双缓冲模式。当启用双缓冲模式后偶数通道和奇数通道产生的PWM信号相互亦或XOR通过偶数通道的引脚输出亦或之后的信号如图x所示。 图x PWM模式下的双缓冲模式 双缓冲模式通常同互补输出模式一起使用此时偶数通道引脚输出的是两个通道亦或之后的信号奇数通道输出的时取反的信号。这是基于FOC算法实现电机应用中的开窗操作方便ADC采样的一个小功能。
错误检测机制Fault Detection
错误检测机制指的是若外部的硬件电路检测到某种不安全的状态例如电机突然停转电机内部的电流采样过大需要关断PWM控制的桥臂就会立刻将PWM输出端口关断或者将端口输出的切换至一种预设的安全的状态。这个错误检测的事件对于eTMR模块来说就是一个触发信号。这个信号可以来自于TMUTrigger Multiplexer Module也可以来自于错误检测引脚eTMR_FLTn。
eTMR对这个错误检测的的触发信号设计了一系列滤波和事件捕获机制既然要突然关断eTMR的所有输出信号当然是要慎之又慎如图x所示。 图x eTMR的错误检测信号链 图x中展示的关于错误检测信号的功能均可在寄存器eTMR_FAULT中设定。如图x所示。 图x eTMR_FAULT寄存器 输入捕获模式
设置通道控制寄存器eTMR_CHn_CTRL[CHMODE]3该通道为输入捕获模式。输入捕获模式下通道的引脚自动切换为输入方向用以捕获触发信号由寄存器CH_CTRL[CAPEDGE]设置在触发到来之时将eTMR中计数器的值快照到通道的eTMR_CH_CVAL寄存器中同时通道的标志位eTMR_STS[CHxF]也将置位。
输入捕捉通常用于记录某些关键事件发生的时刻例如用来测量方波信号的频率或者脉宽等。
正交编码器功能
部分eTMR的实例被设计支持编码器模式。在有支持编码器模式的eTMR中例如YTM32B1ME05的eTMR1设置寄存器eTMR_QDCTRL[QDEN]1即可将eTMR整个变成编码器其余通道引脚和错误检测引脚的eTMR功能都被停用使用专用的eTMR_QD_PHA和eTMR_QD_PHB引脚捕获来自编码器的脉冲信号流。
正交编码器的两个信号是前后相位相差90度的同频方波信号并且可通过相差的前后判断编码器的旋转方向。
图x展示了eTMR编码器模块的工作机制。将旋转编码器的两路输出信号输入到编码器模块的引脚后eTMR模块内部对旋转编码器的信号先进行采样同步、消抖滤波eTMR_QDCTRL[QDFCNT]和eTMR_QDCTRL[QDFPER]、可选配置相位eTMR_QDCTRL[PHAPOL]和eTMR_QDCTRL[PHBPOL])然后进入编码器信号变换模块主要是D触发器将解析出的速度信号脉冲序列和方向信号电平送入eTMR的计数器经过eTMR_QDCTRL[QDCLKPRS]分频后送入此时eTMR的计数器的工作状态等同于使用外部时钟源驱动计数。用户可以实时读取eTMR_CNT的值对应编码器的位置。 图x eTMR的编码器功能框图 这里要注意编码器的方向是可以正转也可以反转的这就意味着eTMR_CNT寄存器中的值可以递增也可以递减。
在eTMR_QDCTRL[QDMODE]寄存器段中可以指定4中编码器的工作模式
00b - Phase A and phase B decoding mode. When phase B changes follow phase A, the counter increases. When phase A changes follow phase B, the counter decreases.01b - Phase A and phase B decoding mode. When phase A changes follow phase B, the counter increases. When phase B changes follow phase A, the counter decreases.10b - Counting and direction decoding mode. Phase B input controls direction. When phase B input is high, the counter increases with phase A pulse. When phase B input is low, the counter decreases with phase A pulse.11b - Counting and direction decoding mode. Phase A input controls direction. When phase A input is high, the counter increases with phase B pulse. When phase A input is low, the counter decreases with phase B pulse
同步机制
因为计数器和总线上访问寄存器使用两个不同的时钟域又或是因为在有些应用例如电机场景中需要硬件保证的同步更新一组寄存器而不能又软件一个一个地赋值否则切换过程中出现不当配置电机就烧啦eTMR为一些同计数相关的寄存器设计了缓冲寄存器Buffered Registers或者被称为“影子寄存器”Shadow Registers。影子寄存器对用户来说是不可见的。当启用影子模式后eTMR_SYNC[REGLD] ! 0用户通过APB总线向拥有影子寄存器的真实寄存器中写数时实际由硬件控制先写到影子寄存器中当预设的同步触发信号到来之时硬件自动将影子寄存器中的数值写入到实际的寄存器中生效。如图x所示。 图x eTMR的影子载入机制 图x中展示了eTMR中拥有影子的寄存器包括eTMR_INIT、eTMR_MOD、eTMR_MID、eTMR_CHn_VAL0、eTMR_CHn_VAL1、eTMR_CHn_MASK可以触发载入事件的触发信号可以来自于MOD或者MID匹配事件、软件或者硬件触发或者软件写eTMR_SYNC[LDOK]1。载入事件也可以至起标志位eTMR_STS[RF]。
关于影子模式相关的寄存器配置均在寄存器eTMR_SYNC中可查阅。例如eTMR_SYNC[LDREQ]指定了在启用同步机制的情况下连续触发多少次同步事件才能真的同步一次。
调制模式
eTMR的调制模式是另一种通道对混合应用的方式但不同于eTMR内部通道对信号的相互耦合调制模式允许两个不同eTMR模块以不同频率的信号相互调制(进行与AND逻辑计算。这种多个实例配合起来的功能需要在SOC级上进行配置这也就意味着并不是集成了多了eTMR外设就一定支持调制模式。
以YTM32B1ME05为例当启用调试模式时eTMR0的8个通道配置CIM_ETMROPT[eTMR0_CHxOUTSEL]可以同eTMR1的CH0调制通过eTMR0的通道引脚输出调制后的PWM信号。 图x 调制模式在CIM的配置寄存器 调试模式产生的信号可用来实现BLDC电机控制中的负载调制对相位控制信号用占空比进一步对信号功率打折也可以用来实现某些红外调制的控制信号。
中断、DMA及触发信号
作为一个典型的带输入输出的多通道定时器外设eTMR的超时事件、各通道的匹配或输入捕获事件事件、错误检测输入信号以及编码器溢出事件都可以触发中断。当对应事件产生后有标志将会在eTMR_STS寄存器置位若此时寄存器eTMR_INTE的对应位被置1启用中断则会将触发信号送至中断管理器NVIC触发中断。用户通过写eTMR_STS寄存器以清零标志位。 eTMR的事件标志寄存器 这里需要注意的是eTMR的每个通道设计了两个匹配寄存器这两个寄存器会共用同一个通道标志位这就意味着如果要分别处理两个通道的中断前一个匹配事件的中断处理过程要尽量短或者用户仅使用后一个事件的中断允许通道标志位溢出即在标志位置位后未被清零的情况下再次发起标志位置位的操作。
eTMR也可以产生DMA触发信号通过配置各通道的eTMR_CHn_CTRL[DMAEN]1可以启用该通道的匹配或输入捕获事件向DMAMUX发送DMA触发请求。这里对应于每个通道的两个匹配事件对应也会产生两次DMA触发请求。例如在使用DMA的触发计数器对eTMR产生PWM信号的周期进行计数时对通道的触发请求进行计数eTMR的通道溢出事件不会产生DMA请求将会是PWM周期数量的2倍。
DMA触发的优先级高于中断触发二者只能有一个生效。一旦使能DMA即使使能中断也不会置起中断请求。
应用要点软件
YTMicro SDK中设计了eTMR外设的驱动程序有源码文件 etmr_driver.h、etmr_common.c、etmr_ic_driver.c、etmr_mc_driver.c、etmr_oc_driver.c、etmr_pwm_driver.c、etmr_qd_driver.c等。同时提供了相应的样例工程etmr_input_capture、etmr_input_capture_interrupt、etmr_output_compare、etmr_pwm。
总结
本文介绍了eTMR的主要功能作为一个典型的多通道定时器外设的实现eTMR实现了输出比较、输入捕获和专用PWM模式。在常规应用中可以使用输出比较功能产生PWM在专用PWM模式下可以使用通道配对实现需要多个引脚输出实现的功能例如互补输出。eTMR还支持死区控制复杂的掩码机制等本文未作详解读者可根据应用需求再详查手册。
