2021年09月17日 | STM8输出PWM变频时波形断开解决方法

  在使用STM8单片机的PWM功能时，一直没出现过问题。但是在一个项目中需要在PWM波输出的过程中变频，这时候问题来了。在PWM输出过程中，输出的波形是不是的就会有一大段空白的地方，好像波形输出被关闭了一样。

输出波形如下图所示：

  放大后查看

  可以看到波形输出的过程中突然就消失了，而且还不是偶尔的出现一次。是频繁的出现。这就奇怪了？难道是单片机坏了？换了几个单片机测试都是这样的，那么肯定就是软件代码出问题了。那么到底是什么地方有问题了，于是开启找BUG模式，一行一行代码分析。

  代码分析了半天也没找不到哪行代码有问题，输出单一频率的PWM波一直很稳定，只是改变频率的时候就会出现波形断开情况，频率改变的越多，出现断开的这种情况就会越多，那么肯定就是在变频设置的这块有问题，网上找了半天也没找见有用的方法，看来还是得靠自己解决问题。

  于是开始看芯片手册，关于定时器相关的章节，一个字一个字往过分析。终于发现了一点端倪。

  在定时器时基单元介绍的时候提到了一个自动预装载的功能，并且还有一个影子寄存器。当我们设置寄存器的装载值时，其实不是直接设置的寄存器，而是值传递给通过ARR寄存器传递给影子寄存器，然后由影子寄存器去设置定时器的装载值。

  继续往下看，会讲到影子寄存器的作用。

  在向上计数模式中说到了使能和不使能ARPE的区别，从图上大概可以看出来，不使能预装载功能时，自动重装载寄存器和它的影子寄存器是同步的，相当于计数器溢出时，影子寄存器会被立即跟新。而使能了预装载功能后，计数器溢出时，影子寄存器不会立即更新，而是要等一段时间更新。

  这里说的是向上计数模式，而代码中使用的是PWM模式，下面继续看PWM模式介绍中有没有说这个预装载功能。

  在PWM模式中也提到了预装载寄存器，同时也说了要使能TIM1_CR1寄存器的ARPE位，那么是不是这个预装载寄存器没有开启导致的？

  于是在定时器初始化代码中开启预装载寄存器。

   开启TIM1_CR1寄存器中的APRE位，允许自动预装载寄存器。开启TIM1_CCMR1寄存器中OC1PE位，使能TIM1_CCR1寄存器的预装载功能。

   设置好之后继续测试测试

   这时发现输出的波形竟然好了，中间没有断开的地方了。看来就是这个预装载寄存器导致的。

  现在仔细分析一下这个预装载功能，为什么在最开始没有开启这个功能呢？可能是被资料上的一句话误导了。

  当禁止预装载功能时，写入的数据会立即起作用。想的是如果PWM要变频，肯定是数据要随时变化，需要改变频率后，立即输出就要发生改变。所以禁止了预装载功能。

  通过上面的资料分析和实验现象来看，对于这句话的理解可能出现了问题。立即生效也就是意味着发出PWM波的过程中，如果一个周期的波没有完全发出去，此时如果改变了频率，那么发送的上一个周期的波就会立即停止，重新开始发送新的周期波。这样的话，发出的波形就会出现不完整，如果代码中改变频率的速度非常快，那么有可能第一个周期的波还没有发出，频率改变了，又开始发第二个波，第二个波还没发出，频率又改变了。于是导致输出的波形有问题。

  而希望输出的波形是，每一个频率至少要输出一个完整的波形，然后在下一个周期再改变频率。所以这里必须要使能预装载寄存器，使能预装载寄存器后，设置的值不会立即生效，而是存入影子寄存器中，影子寄存器会在寄存器重新加载ARR值的时候，将改变后的值写入ARR寄存器，这样在波形输出的过程中，就不会发生一个周期的波形未输出完成时，ARR的值就被改变了。

  由此可见，这个预装载寄存器和影子寄存器主要是用来保证输出波形完整性的，它会自动的在一个波形输出完成后才设置下一次需要改变的值，而不会中断正在输出的波形。所以在使用PWM变频时，必须要开机预装载寄存器和自动重装载功能。

完整的PWM变频代码如下：

#include "pwm.h"

unsigned int tim1fre  = 290;            

unsigned int ch1_dc = 50;

unsigned int ch2_dc = 50;

void pwm_gpio_init( void )

{

    PC_DDR |= ( 1 << 6 );               //PC6 推挽输出

    PC_CR1 |= ( 1 << 6 );

    PC_DDR |= ( 1 << 7 );               //PC7 推挽输出

    PC_CR1 |= ( 1 << 7 );

    PC_ODR &= ~( 1 << 6 );

    PC_ODR |= ( 1 << 7 );

}

//定时器1初始化

void tim1_init( void )

{

    pwm_gpio_init();

    TIM1_CCMR1 = 0x60;                  //TIM1 CH1 输出模式 PWM1

    TIM1_CCMR1 |= ( 1 << 3 );           //开启预装载功能

    TIM1_CCER1 |= 0x01;                 //CC1为输出

    TIM1_CCMR2 = 0x60;                  //TIM1 CH2 输出模式 PWM1

    TIM1_CCER1 |= 0x10;                 //CC2为输出

    TIM1_PSCRH = 0x00;                  //预分频 0

    TIM1_PSCRL = 0x00;                  //16M

    TIM1_ARRH = tim1fre >> 8;               //设定自动重装载值高8位

    TIM1_ARRL = ( unsigned char )tim1fre;   //设置自动重装载值低8位

    TIM1_BKR |= ( 1 << 7 );                 //主输出使能  关闭刹车输

    TIM1_CR1 |= ( 1 << 7 );                 //使能预装载寄存器

    TIM1_CR1 |= ( 1 << 0 );                 //使能计数器

}

//TIM1 CH1  PC6

void tim1_ch1_dc( unsigned int ch1_dc )

{

    static unsigned int dc = 0;

    dc = tim1fre * ch1_dc / 100;

    TIM1_CCR1H = dc >> 8;               //捕获比较寄存器高8位

    TIM1_CCR1L = dc;                    //捕获比较寄存器低8位 占空比值

}

//TIM1 CH2  PC7

void tim1_ch2_dc( unsigned int ch2_dc )

{

    static unsigned int dc = 0;

    dc = tim1fre * ch2_dc / 100;

    TIM1_CCR2H = dc >> 8;

    TIM1_CCR2L = dc;

}

void tim1_fre( unsigned int freq )

{

    tim1fre = freq;

    TIM1_ARRH = freq >> 8;                     //设置频率

    TIM1_ARRL = freq;

}