FreeScale - HCS12系列单片机教程(dg128)

HCS12微控制器系列教程---第一讲：PWM 模块介绍

该教程以MC9S12DG128单片机为核心进行讲解，全面阐释该16位单片机资源。本文为第一讲，开始介绍S12 MCU的PWM模块。

PWM 调制波有8 个输出通道，每一个输出通道都可以独立的进行输出。每 一个输出通道都有一个精确的计数器（计算脉冲的个数），一个周期控制寄存器 和两个可供选择的时钟源。每一个PWM 输出通道都能调制出占空比从0—100% 变化的波形。

PWM 的主要特点有：

1、它有8 个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。 2、每一个输出通道都有一个精确的计数器。

3、每一个通道的PWM 输出使能都可以由编程来控制。 4、PWM输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。

5、周期和脉宽可以被双缓冲。当通道关闭或PWM计数器为0时，改变周期和脉宽才起作用。 6、8 字节或16 字节的通道协议。

7、有4 个时钟源可供选择（A、SA、B、SB），他们提供了一个宽范围的时 钟频率。 8、通过编程可以实现希望的时钟周期。 9、具有遇到紧急情况关闭程序的功能。

10、每一个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。

HCS12微控制器系列教程---第二讲：PWM 寄存器简介

1、PWM启动寄存器PWME

PWME 寄存器每一位如图1所示：

复位默认值：0000 0000B

图1 PWME 寄存器

每一个PWM 的输出通道都有一个使能位PWMEx 。它相当于一个开关，用来启动和关闭相应通道的 PWM 波形输出。当任意的PWMEx 位置1，则相关的PWM输出通道就立刻可用。

用法： PWME7=1 --- 通道7 可对外输出波形

PWME7=0 --- 通道7 不能对外输出波形

注意：在通道使能后所输出的第一个波形可能是不规则的。当输出通道工作在串联模式时

（PWMCTL寄存器中的CONxx 置1），那么）使能相应的16位PWM 输出通道是由PWMEx的高位控制的，例如 ：设置 PWMCTL_CON01 = 1,通道0、1级联，形成一个16位 PWM 通道，由通道 1 的使能位控制 PWM 的输出。

2、PWM时钟选择寄存器PWMCLK

PWMCLK寄存器每一位如图3所示：

复位默认值：0000 0000B

图2 PWMCLK 寄存器

S12的PWM 共有四个时钟源，每一个PWM 输出通道都有两个时钟可供选择（ClockA、ClockSA 或ClockB、ClockSB））。其中0、1、4、5通道可选用ClockA和ClockSA，2、3、6、7通道可选用ClockB、ClockSB通道。该寄存器用来实现几个通道时钟源的选择。

用法： PCLK0 =1 --- 通道0（PTP0）的时钟源设为ClockSA

PCLK2 =0 --- 通道2（PTP2）的时钟源设为ClockB HCS12微控制器系列教程---第三讲：PWM 寄存器简介

1、PWM预分频寄存器PWMPRCLK

PWMPRCLK寄存器每一位如图3所示：

复位默认值：0000 0000B

图3 PWMPRCLK 寄存器

PWMPRCLK寄存器包括ClockA预分频和ClockB预分频的控制位。ClockA、ClockB的值为总线时钟n

的1/2(0≤n≤7)，具体设置参照图4和图5

图4ClockA 预分频设置

图5ClockB预分频设置

PCKB0~PCKB2 是对ClockB进行预分频。 PCKA0~PCKA2是对ClockA进行预分频。

2、PWM分频寄存器PWMSCLA、PWMSCLB

PWMSCLA寄存器每一位如图6所示：

图6 PWMSCLA寄存器

ClockSA是通过对PWMSCLA寄存器的设置来对ClockA 进行分频而产生的。其计算公式为：

Clock SA=ClockA/(2*PWMSCLA)

PWMSCLB 寄存器与PWMSCLA 寄存器相似，ClockSB 就是通过对PWMSCLB寄存器的设置来对ClockB 进行分频而产生的。其计算公式为：

Clock SB=Clock B /(2*PWMSCLB) HCS12微控制器系列教程---第四讲：PWM 寄存器简介 1、PWM极性选择寄存器PWMPOL

PWMPOL 寄存器每一位如图7所示：

图7 PWMPOL 寄存器

该寄存器是0～7通道PWM输出起始极性控制位，用来设置PWM输出的起始电平。

用法：PWMPOL_PPOL0=1---通道 0 在周期开始时输出为高电平，当计数器等于占空比寄存器的值时，输出为低电平。对外输出波形先是高电平然后再变为低电平。

2、PWM波形对齐寄存器PWMCAE

PWMCAE寄存器每一位如图8 所示：

图8PWMCAE 寄存器

PWMCAE寄存器包含8个控制位来对每个PWM通道设置左对齐输出或中心对齐输出。

用法: PWMCAE_CAE0 =1 --- 通道0 中心对齐输出

PWMCAE_CAE7 =0 --- 通道7 左对齐输出

注意：只有输出通道被关闭后才能对其进行设置，即通道被激活后不能对其进行设置。 HCS12微控制器系列教程---第五讲：PWM 寄存器简介 1、PWM控制寄存器PWMCTL

PWMCTL寄存器每一位如图9 所示：

图9PWMCTL 寄存器

该控制寄存器设定通道的级联和两种工作模式：等待模式和冻结模式。这两种模式如图10和图11所示。

图10 等待模式

图11 冻结模式

只有当相应的通道关闭后，才能改变 这些控制字。 用法：

PWMCTL＿CON67=1 --- 通道6、7 级联成一个16位的PWM通道。此时只有7 通道的控制字

起作用，原通道7的使能位、PWM输出极性选择位、时钟选择控制位以及对齐方式选择位用来设置级联后的PWM输出特性

PWMCTL＿CON67=0 --- 通道6，7 通道不级联

CON45、CON23、CON01的用法同CON67相似。设置此控制字的意义在于扩大了PWM 对外输出脉冲的频率范围。

PSWAI=1--- MCU 一旦处于等待状态，就会停止时钟的输入。这样就不会因时钟在空操作而费电；当它置为0，则MCU就是处于等待状态，也允许时钟的输入。

PFRZ=1--- MCU 一旦处于冻结状态，就会停止计数器工作。 HCS12微控制器系列教程---第六讲：PWM 寄存器简介

1、PWM通道计数寄存器 PWMCNTx

PWMCNTx寄存器共有8个，每一个通道都有一个8位PWM加/减双向计数器，通道级联后可变成16位PWM加/减双向计数器。下面以PWMCNT0为例对PWMCNTx 寄存器进行介绍。 PWMCNT0寄存器如图12所示：

图12 PWMCNT0 寄存器

计数器以所选时钟源的频率运行。计数器在任何时候都可以被读，而不影响计数，也不影响对PWM 通道的操作。

任何值写入PWMCNT0寄存器都会导致计数器复位置0，且其计数方向会 被设置为向上计数，并且会立刻从缓冲器载入任务和周期值，并会根据翻转极性的设置来改变输出。当计数器达到计数值后，会自动清零。只有当通道使能后，计数器才开始计数。

2、PWM通道周期寄存器PWMPERx

PWMPERx 寄存器共有8 个，每一个通道都有一个这样的周期寄存器。这个 寄存器的值就决定了相关PWM 通道的周期。每一个通道的周期寄存器都是双缓 冲的，因此如果当通道使能后，改变他们的值，将不会发生任何作用，除非当下列情况之一发生：

*有效的周期结束。

*对计数器进行写操作（计数器复位） *通道不可用（PWMEx = 0）

这样就会使PWM 输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间 进行交替变换。如果通道不可用，那么对周期寄存器进行写操作，将会直接导致 周期寄存器同缓冲器一起闭锁。图13所示的是PWMPER0 寄存器：

图13 PWMPER0 寄存器

3、PWM通道占空比寄存器PWMDTYx

PWMDTYx寄存器也有8个，每一个通道都有一个这样的占空比常数寄存 器。这个寄存器的值就决定了相关PWM 通道输出波形的占空比。每一个通道的 占空比寄存器都是双缓冲的，因此如果当通道被激活后，改变他们的值将不会发生任何作用，除非当下列情况之一发生：

*有效的周期结束。

*对计数器进行写操作（计数器复位） *通道不可用（PWMEx = 0）

这样就会使PWM 输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间 进行交替变换。如果通道没有被激活，那么对占空比常数寄存器进行写操作，将会直接导致周期寄存器同缓冲器一起闭锁。 当计数值与占空比常数PWMDTY 相等时，则比较输出器有效，这时就会将触发器置位，然后PWMCNT 继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器输出有效，将触发器复位，同时也使PWMCNT复位，结束一个输出周期。 HCS12微控制器系列教程---第七讲：PWM 工作原理

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