[原创] 【MSP430F5529测评】5. 定时器输出PWM波实现呼吸灯

wuguangtao 2020-11-16 22:22 楼主

# PWM波输出实现呼吸灯

今天来测测定时器，通过定时器的PWM功能驱动LED灯，实现一个简单的呼吸灯效果。

## 定时器 Timer_A0

MSP430F5529 共有4个定时器，下面括号中的是对应定时器的输出接口数量。

- Timer_A0 (5)
- Timer_A1 (3)
- Timer_A2 (3)
- Timer_B (7)

我准备选择Timer_A0 输出PWM，它的原理框图如下：

上图是包含所有MSP430x5xx  & MSP430x6xx 的示意图，所以看到右侧包含CCR0~CCR6共7个捕获比较模块，实际上F5529只有5个，也就是框选中的部分。

TimerA包括4个时钟源可以选择，其中TAxCLK （P1.0) 和 INCLK是外部时钟输入，一般不用。所以剩下ACLK 和 SMCLK，通常我们会选择`SMCLK`.

### 常用寄存器

结合原理框图，以及MSP430F5529寄存器手册，可以找到对应的寄存器。

共有6类寄存器，TAxCTL, TAxCCTLn, TAxR, TAxCCRn, TAxIV, TAxEX0

- `TAxCTL` - 选择时钟源（`TASSEL`）、时钟分频`ID`、模式控制`MC`、计数值清零`TACLR`、中断使能`TAIE`、中断flag`TAIFG`
- `TAxR` - `TAx`的计数值
- `TAxCCTLn` - 捕获/比较 控制寄存器
  - `CM` - 捕获模式 （无、上升沿、下降沿、上升下降沿）
  - `CCIS` - 捕获比较输入信号选择
  - `SCS` - 同步、异步捕获
  - `SCCI` - 同步 捕获/比较 输入
  - `CAP` -  0 -> 比较模式， 1 -> 捕获模式
  - `OUTMOD` - 输出模式 （2,3,6,7 不适用于`TAxCCR0`)
  - `CCIE` - 捕获/比较中断使能
  - `CCI` - 只读的捕获/比较输入值，读取`SCCI`
  - `OUT` - 针对`OUTMODE = 0`, 输出由该bit确定
  - `COV` - 指示捕获溢出状态，软件清零
  - `CCIFG` - 捕获/比较中断标志
- `TAxCCRn` - 捕获/比较 寄存器值
- `TAxIV` - 定时器中断源
- `TAxEX0` - 时钟分频`ID`再分频 `TAIDEX`

### 输出PWM波

PWM (Pulse Width Modulation) 脉宽调制，通过数字输出来对模拟电路进行控制。通过调制占空比调制输出电压，可以用于电机控制、亮度控制等。

使用定时器的捕获比较功能，可以产生PWM波. 如上图所示，在UP模式下，共含7种输出模式，我们选择最后一种，当计数值达到TAxCCR1的时候reset为0，当计数值达到TAxCCR0的时候set为1.

占空比为 TAxCCR1/ TAxCCR0 。TAxCCR0值固定，通过修改TAxCCR1的值就可以更新占空比，从而改变输出电压，通过0~100%~0%的方式就可以实现简单的呼吸灯。

## 测试

下面来测试下，根据管脚定义，选择TA0.1（`TA0CCR1`）输出，UP模式下TA0.0 (`TA0CCR0`) 作为被比较的对象。

管脚定义：

* P1.2/TA0.1|--> CCR1 - 0% ~ 100% PWM

当然我们实际测试无需从0%开始，可以更改为其它小于TA0CCR0的值也可以。

### 测试代码

代码是在官方例程`MSP430F55xx_ta0_16.c`基础上修改的，选择P1.2，TA0CCR0 为511，TA0CCR1 循环更新，使用`TASSEL_2 SMCLK`时钟，`MC_1 UP`模式，`OUTMOD_7 Reset/Set`输出模式，初始化时通过`TACLR`清空计数值。

```c
#include <msp430.h>

int main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                 // Stop WDT
  P1DIR |= BIT2;                            // P1.2 output
  P1SEL |= BIT2;                            // P1.2 options select
  TA0CCR0 = 512-1;                          // PWM Period
  TA0CCTL1 = OUTMOD_7;                      // CCR1 reset/set
  TA0CCR1 = 384;                            // CCR1 PWM duty cycle
  TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1 + TACLR;         // SMCLK, up mode, clear TAR

int duty = 384;
  int dir = 1; // 1-> increase, 0->decrease
  while (1) {
      duty += dir * 2 - 1;

if (duty == 50 || duty == 511)
          dir ^= 1;

TA0CCR1 = duty;
      __delay_cycles(4000);
  }
  //__bis_SR_register(LPM0_bits);             // Enter LPM0
  //__no_operation();                         // For debugger
}
```

duty对应不断更新的TA0CCR1, 不断更新占空比以达到产生更改输出电压(0~3.3V)的效果。`dir`是指代方向，1代表增加占空比，0代表减小占空比，在遇到最小值和最大值时更新。

### 测试结果

把P1.2 接到LED的正极，负极接地。好啦，上电测试。

理论上呼吸灯的亮度应该是正弦曲线。不过sin函数需要浮点数运算，对这块板子来说还是算了，哈哈。

<span class="showedittime"><i class="pstatus"> 本帖最后由 wuguangtao 于 2020-11-16 22:20 编辑 </i></span>