實驗4 PMW定時器實驗

實驗4PWM控制蜂鳴器實驗1、 實驗?zāi)康氖煜ち私釹3C2410APWMtimer的工作原理。掌握S3C2410APWMtimer使用方法。2、 實驗設(shè)備PC機、ARM仿真器、GEC2410開發(fā)板。3、 實驗內(nèi)容設(shè)置S3C2410A的timer0，時鐘周期為300?3400Hz,即音頻頻率，控制蜂鳴器。4、 實驗原理脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。模擬電路模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制°9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V,而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在｛0V,5V｝這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來進行控制，如對汽車收音機的音量進行控制。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變?。涣鹘?jīng)這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。數(shù)字控制通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含7PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變得更加容易了。簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。大多數(shù)負載(無論是電感性負載還是電容性負載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz。設(shè)想一下如果燈泡先接通5秒再斷開5秒，然后再接通、再斷開……。占空比仍然是50%，但燈泡在頭5秒鐘內(nèi)將點亮，在下一個5秒鐘內(nèi)將熄滅。要讓燈泡取得4.5V電壓的供電效果，通斷循環(huán)周期與負載對開關(guān)狀態(tài)變化的響應(yīng)時間相比必須足夠短。要想取得調(diào)光燈（但保持點亮）的效果，必須提高調(diào)制頻率。在其他PWM應(yīng)用場合也有同樣的要求。通常調(diào)制頻率為1kHz至到200kHz之間。硬件控制器許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個PWM控制器，每一個都可以選擇接通時間和周期。占空比是接通時間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：?設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時器/計數(shù)器的周期，在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時間?設(shè)置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳?啟動定時器?使能PWM控制器雖然具體的PWM控制器在編程細節(jié)上會有所不同，但它們的基本思想通常是相同的。通信與控制PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降至最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。PWM廣泛應(yīng)用在多種系統(tǒng)中。作為一個具體的例子，我們來考察一種用PWM控制的制動器。簡單地說，制動器是緊夾住某種東西的一種裝置。許多制動器使用模擬輸入信號來控制夾緊壓力（或制動功率）的大小。加在制動器上的電壓或電流越大，制動器產(chǎn)生的壓力就越大?？梢詫WM控制器的輸出連接到電源與制動器之間的一個開關(guān)。要產(chǎn)生更大的制動功率，只需通過軟件加大PWM輸出的占空比就可以了。如果要產(chǎn)生一個特定大小的制動壓力，需要通過測量來確定占空比和壓力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系（所得的公式或查找表經(jīng)過變換可用于控制溫度、表面磨損等等）。例如，假設(shè)要將制動器上的壓力設(shè)定為100psi，軟件將作一次反向查找，以確定產(chǎn)生這個大小的壓力的占空比應(yīng)該是多少。然后再將PWM占空比設(shè)置為這個新值，制動器就可以相應(yīng)地進行響應(yīng)了。如果系統(tǒng)中有一個傳感器，則可以通過閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)占空比，直到精確產(chǎn)生所需的壓力。總之，PWM既經(jīng)濟、節(jié)約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。5、S3C2410APWM時鐘控制器S3C2410A有5個16bit的時鐘（timer）timer。、1、2和3有PWM（PulseWidthModulation）功能。Timer4只是內(nèi)部時鐘而沒有外部引腳。Timer0和timer1共用一個8bit的prescaler，而timer2、3、4共享另外一個8bit的prescaler，每個時鐘都有一個時鐘分頻器。輸出的波形占空比可調(diào)，可以采用自動加載的方式啟動timer。5.1預(yù)分頻器和分割器定時器0和定時器1分享同一個8位的預(yù)分頻器，定時器2，3和4分享一個預(yù)分頻器。8位預(yù)分頻器和一個獨立的4位分割器組合起來可以產(chǎn)生如下頻率的定時器時鐘源輸出：ClocltDivider5二MUXClocltDivider5二MUX分頻器AnS-bitprescaleranda4-bitdividermakethefollowingoutputfrequencies:4-bitdividersettingsMinimumresolution(prescaler=0)Maximumresolution(prescaler=255)Maximuminterval(TCNTBn=65535)1/2(PCLK=66.5MHz}0.0300us(33.2500MHz}7.6992us(129.BS28KHz}0.504Ssec1/4(PCLK=66.5MHz}0.0601us(16.6250MHz}15.39&4us(64.9414KHz}1.0091sec1/8(PCLK=66.5MHz}0.1203us(0.312SMHz}30796Bus(32.4707KHz}2.0162sec1/16(PCLK=66.5MHz}0.2406us(4.1562MHz}E1.5936us(16.2353KHz}4.0355sec5.2PWM調(diào)制PWM脈沖頻率由TCNTBn決定。PWM脈沖寬度值則由TCMPBn的值來決定。如下圖所示。如果要得到一個較低的PWM脈寬輸出值，就可以減少TCMPBn的值。要得到一個更高的PWM的輸出值，增加TCMPBn的值。如果輸出反轉(zhuǎn)器被使能，增加和減少的結(jié)果也將是反轉(zhuǎn)的?；陔p緩沖器的特性，下一個PWM周期的TCMPBn值可以通過ISR或其它手段，在當(dāng)前PWM周期中的任何一點寫入。

5.3S3C2410APWM控制器寄存器TCFG0――時鐘配置寄存器0定時器輸入時鐘頻率二PCLK/｛預(yù)分頻值｝/｛分割值｝｛預(yù)分頻值｝=1~255；｛分割值｝=2,4,8,16,32RegisterAddressR/WDescriptionResetValueTCFGO0x51000000R/WConfiguresthetwoS-bitprescalers0x00000000TCFGOBitDescriptionInitialStateR&ser/ed[31:24]0x00Deadzonelength[23:16]These8bitsdeterminethedeadzonelength.The1unittimeofthedeadzonelengthisequaltothatoftimer0.0x00Prescaler1[15:8]TheseQbitsdetermineprescalervalueforTimer2,3and4.0x00Prescaler0[7:0]These8bitsdetermineprescalervalueforTimer0and1.0x00TCFG1——時鐘配置寄存器1RegisterAddressR/WDescriptionResetValueTCFG10x51000004R/W5-MUX&DMAmodeselector!register0x00000000TCFG1BitDescriptionInitialStateReserved[31:24]00000000DMAmode[23:20]SelectDMArequestchannel0000=Noselect(allinterrupt)0001=Timert)0010=Timer1 0011=Timer20100=Timer3 0101=Timer40110=Reserved0000MUX4[19:16]SelectMUXinputforPWMTimer4.0000=1/2 0001=1/40010=1/60011=1/16Olxx=ExternalTCLK10000

MUX3[15:12]SelectMUXinputforPWMTinner30000=1/2 0001=1/40010=1/80011=1/1601xx=ExternalTCLK10000MUX2[118]SelectMUXinputforPWMTinner20000=1/2 0001=1/40010=1/80011=1/16 01xx=ExternalTCLK10000MUX1[7：可SelectMUXinputforPWMTimer1.0000=1/2 0001=1/40010=1/80011=1/1601xx=ExternalTCLKO0000MUX0[3：。]SelectMUXinputforPWMTimer。0000=1/2 0001=1/40010=1/80011=1/1601xx=ExternalTCLKO0000TCON--時鐘控制寄存器RegisterAddressR/WDescriptionResetValueTCON0x51000008R/WTimercontrolregister0x00000000TCONBitDescriptionInitialstateTimer4autoreloadon,''off[22]Determineautoreloadon/offforTimer4.0=One-shot 1=Intervalmode(autoreload}0Timer4manualupdateinote-:[21]DeterminethemanualupdateforTimer4.0=Nooperation1=UpdateTCNTE40Timer4start/stop[20]Determinestart'stopforTimer4.0=Stop 1=StartforTimer40Timer3autoreloadon,''off[19]Determineautoreloadon/offforTimer3.0=One-shot 1=Intervalmode(autoreload}0Timer3outputinverteron/off[10]Determineoutputinverteron.;offforTimer3.0=Inverteroff1=InverteronforTOUT30Timer3manualupdateinote-:[17]DeterminemanualupdateforTimer3.0=Nooperation1=UpdateTCNTB3&TCMPB30Timer3start/stop[16]Determinestart'stopforTimer3.0=Stop 1=StartforTimer30Timer2autoreloadon,1'off[15]Determineautoreloadon/offforTimer2.0=One-shot 1=Intervalmode(autoreload}0Timer2outputinverteran/off[14]Determineoutputinverter口nJeffforTimer2.0=Inverteroff 1=InverteronforTOUT20Timer2manualupdateinote-:[13]DeterminethemanualupdateforTimer2.0=Naoperation1=UpdateTCNTB2&TCMPB20Timer2start/stop[12]Determinestart'stopforTimer2.0=Stop 1=StartforTimer20Timer1autoreloadon,''off[11]Determinetheautoreloadon'offforTimerl.0=One-shot 1=Intervalmode(autoreload}0Timer1outputinverteron/off[W]Determinetheoutputinverteron/offforTimerl.0=Inverteroff 1=InverteronforTOUT10Timer1manualupdateinote-:[9]DeterminethemanualupdateforTimer1.0=Nooperation1=UpdateTCNTB1&TCMPB10Timer1start/stop[8]Determinestart'stopforTimer1.0=Stop 1=StartforTimer10TCONBitDescriptionInitialstateReserved[7：5]ReservedDeadzoneenable[4]Determinethedeadzoneoperation.0=Disable 1=Enable0Timer0autoreloadon/off[3]Determineautoreloadon/ofnorTimer0.0=One-shot 1=Intervalmode(autoreload)0

Timer0outputinverteron,''off[2]Determinetheoutputinverteron/offforTimer0.0=Inverteroff1=InverteronforTOUT。0Timer0manual叩date（note）[1]DeterminethemanualupdateforTimer0.0=Nooperation1=UpdateTCNTBO&TCMPBO0Timer0start/stop[0]Determinestart/stopforTimer0.0=Stop 1=StartlerTimer00TCNTB0――timer0計數(shù)緩存寄存器RegisterAddressR/WDescriptionResetValueTCNTBO0x51000000R/WTimer0countbufferregister0x00000000TCNTBOBitDescriptionInitialStateTimer0countbufferregister[15：0]SetcountbuffervalueforTimer00x00000000TCMPB0――timer0比較緩存寄存器TCMDBD0x51000010Timer0comoarebufferregiszerOxOuOCDC-jOTCMPBOBitDescriptionInitialStateTimer0comparebufferregister[15：0]SetcomparebuffervalueforTimer00x00000000TCNTB1――timerl計數(shù)緩存寄存器TCMPB1——timerl比較緩存寄存器RegisterAddressRWDescriptionResetV