2019年10月16日 | AVR单片机ATmega16之初识PWM模式

2019-10-16 来源：eefocus

书本上开篇关于这部分的描述是这样讲的：相对于一般的8位单片机而言，AVR不仅配备了更多的定时/计数器接口，而且还是增强型的例如通过定时/计数器与比较匹配寄存器相互配合，生成占空比可调的方波信号，即脉冲宽度调制输出的PWM信号，用于D/A转换，电机无极调速控制、变频控制等（这样一段书上的导语其实已经很好地概括了PWM的产生原理，和用途），下面说说具体的实现方式吧（都是以T/C0定时器为例来实现的）。按照我自己的粗略总结大致分为三大类（下面会逐条详细解释）：1.CTC模式产生（50%占空比的方波信号） 2.快速PWM模式 3.相位可调PWM模式（因为是初学如有不对，还望朋友们指正！！！）

先来看看这东西对应的输出引脚吧：

(根据图上的信息可以知道T/C0定时器对应的输出口为OC0对应的是PB3管脚，同理：T/C2对应的为OC2对应PD7)

一.CTC模式产生（50%占空比的方波信号）
一言以蔽之：用计时器定出时间，在设定时间到时，改变相关引脚的输出电平值，每次取反（就跟异或原理相同）。恰好每次时间间隔都相同，这样就能理解为什么是50%占空比了（当然这种用法比较特殊，也有着它的局限性：比如占空比就不可调）
下面讲讲具体的配置吧：
1.TCNT0：计数寄存器（每次到与OCR0匹配时就会清零TCNT0的值，所以也不用配置了）
2.OCR0：输出比较寄存器
3.TIMSK：定时/计数器屏蔽寄存器（这里用不上）
4.TIFR：定时/计数器中断标志寄存器（这里也用不上）
   5.TCCR0：主要的配置就是这个寄存器了（它的COM01（5）和COM00（4）配置成01，即为比较匹配时，触发OC0（OC0为原OC0的取反））

这里有一个公式来计算其他频率（占空比仍为50%）：输出的频率=选定的时钟/(2*N(1+OCR0))       N:为分频数

二.快速PWM模式：

在该模式下又分正向比较匹配输出和反向比较匹配输出：

（是正向的话，计数到设定匹配值管脚输出0，计数到255（0xff）时管脚输出1，反向的话计数到设定匹配值管脚输出1，计数到255（0xff）时管脚输出0）

①TCNT0计数到255（oxff）时，溢出标志位TOV0置1，可以用来申请中断。可以在中断服务程序中修改OCR0的值
②OC0的输出的PWM波形频率计算公式：PWM的频率=所选时钟源频率/256N    （N为分频数）
③通过设置OCR0的值便可获得不同占空比的脉冲波形
④该模式是单程向上加1计数的

三.相位可调PWM模式

与快速PWM模式类似的，也有正反向，只不过多了个减数的过程与上个模式的④相比，这个是先加数过程和OCR0比一次，后又从255减下来跟OCR0再比一次，这样一加一减算作一个完整的过程。

（随意吐槽一句，写书就是喜欢写的高大上一点，就是不喜欢说人话，emmmmm）
（正向比较匹配输出时，TCNT0加1计数与OCR0比较，OC0输出0，从255减到OCR0，OC0输出1，正向比较匹配输出时，TCNT0加1计数与OCR0比较，OC0输出1，从255减到OCR0，OC0输出0）

①TCNT0计数0x00时，溢出标志位TOV0置1，可以用来申请中断。可以在中断服务程序中修改OCR0的值
②OC0的输出的PWM波形频率计算公式：PWM的频率=所选时钟源频率/510N    （N为分频数）
③通过设置OCR0的值便可获得不同占空比的脉冲波形
④该模式双程计数


总结：通过以上两种模式PWM对比，十分直观，除了③相同，其他还是有些差别和相似点的
相信机制的你也发现了，快速PWM模式采用单程计数方式，所以它可以产生比相位可调PWM模式高1倍频率的PWM波。因此快速PWM模式适用于电源调整，DAC等应用。相位可调PWM模式特性（即OC0逻辑电平的改变不是固定在TCNT0=0x00处），适用于电机控制一类的应用。

无论是快速还是相位可调模式下，占空比计算均可用这个公式：
OCR0的的（数）值/计数器上限的值（0xff 255）

   想了想还是把内些常见寄存器的配置放上来吧，不然总觉的配不上超详细这几个字，大家看看就行，我就不多逼逼，哈哈

AVR单片机 ATmega16 PWM模式

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