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TivaC系列PWM编程

引言

脉宽调制（PWM，PulseWidthModulation）是一种常用的控制技术，广泛应用于电机控制、照明调光、音频信号处理等领域。TivaC系列单片机基于ARMCortex-M4核心，提供了强大的PWM控制功能。本节将详细介绍如何在TivaC系列单片机上实现PWM功能，包括PWM的基本原理、模块配置、控制寄存器的使用以及具体的应用实例。

PWM基本原理

PWM是通过改变脉冲的宽度来控制信号的平均值的一种技术。在数字系统中，PWM通常通过定时器来实现。定时器周期性地产生中断，通过改变中断处理程序中的逻辑来控制脉冲的高电平和低电平时间，从而实现脉冲宽度的调节。

PWM波形

PWM波形由以下几个参数定义：

周期（Period）：一个完整脉冲的持续时间，通常以时间单位（如微秒或毫秒）表示。

占空比（DutyCycle）：在一个周期内，高电平时间占总时间的比例，通常以百分比表示。

频率（Frequency）：每秒产生的完整脉冲的数量，单位为赫兹（Hz）。

PWM应用

PWM的常见应用包括：

电机控制：通过改变电机的电压平均值来控制电机的转速。

LED调光：通过改变LED的亮度来实现调光效果。

音频信号处理：生成不同的音频信号。

TivaC系列PWM模块

TivaC系列单片机的PWM模块由以下几部分组成：

PWM发生器（PWMGenerator）：负责生成PWM信号。

PWM模块（PWMModule）：控制多个PWM发生器。

PWM输出（PWMOutput）：将生成的PWM信号输出到指定的引脚。

PWM模块配置

在TivaC系列单片机中，PWM模块的配置主要涉及以下几个步骤：

使能PWM模块时钟：通过系统控制模块（SCS）使能PWM模块的时钟。

配置PWM发生器：设置PWM发生器的周期和占空比。

配置PWM输出：选择PWM输出的引脚，并配置引脚的模式。

使能PWM模块时钟

在使用PWM模块之前，必须先使能其时钟。这可以通过修改系统控制模块（SCS）中的时钟控制寄存器来实现。

//使能PWM模块时钟

voidPWM_Clock_Enable(void){

SYSCTL_RCGCPWM_R|=SYSCTL_RCGCPWM_R1;//使能PWM1模块时钟

while((SYSCTL_PRPWM_RSYSCTL_PRPWM_R1)==0){

//等待时钟稳定

}

SYSCTL_RCGCGPIO_R|=SYSCTL_RCGCGPIO_R1;//使能GPIOA模块时钟

while((SYSCTL_PRGPIO_RSYSCTL_PRGPIO_R1)==0){

//等待时钟稳定

}

}

配置PWM发生器

配置PWM发生器需要设置其周期和占空比。这可以通过修改PWM发生器的控制寄存器来实现。

//配置PWM发生器

voidPWM_Configurator(uint32_tbase,uint32_tgenerator,uint32_tperiod,uint32_tduty){

//配置PWM发生器的周期

PWMGenPeriodSet(base,generator,period);

//配置PWM发生器的占空比

PWMPulseWidthSet(base,generator,duty);

//使能PWM发生器

PWMGenEnable(base,generator);

}

配置PWM输出

配置PWM输出需要选择PWM信号的输出引脚，并设置引脚的模式。这可以通过修改GPIO模块的控制寄存器来实现。

//配置PWM输出引脚

voidPWM_Pin_Configurator(uint32_tpinBase,uint32_tpin,uint32_tpwmBase,uint32_tpwmOutput){

//配置引脚为PWM模式

GPIOPinTypePWM(pinBase,pin);

GPIOPinConfigure(pwmOutput);

//使能PWM输出

PWMOutputState(pwmBase,pwmOutput,true);

}