8 脉宽调制发生器（PWM）

PWM 模块实现脉冲宽度调制信号的产生，控制 LED 等外部器件。通过 APB 总线读写寄存器来实现整个过程。ING918x 包括 6 个 PWM 模块，每个模块包含 2 个通道，因此可以使用 12 个 PWM 通道。

PWM 特性：

每个通道都可以通过寄存器或 PWM 序列来控制
每个通道都可以屏蔽
寄存器中定义最多四个占空比序列
可以使用多种模式：命令模式、单步模式、对称模式、空白区模式

8.1 PWM 工作模式

PWM 使用的时钟频率可配置，请参考 SYSCTRL。

每个 PWM 通道支持以下多种工作模式：

typedef enum
{
    ..._UP_WITHOUT_DIED_ZONE          = ...,
    ..._UP_WITH_DIED_ZONE             = ...,
    ..._UPDOWN_WITHOUT_DIED_ZONE      = ...,
    ..._UPDOWN_WITH_DIED_ZONE         = ...,
    ..._SINGLE_WITHOUT_DIED_ZONE      = ...,
} PWM_WorkMode_t;

8.1.1 最简单的模式：UP_WITHOUT_DIED_ZONE

此模式需要配置两个门限：计数器回零门限 PERA_TH、高门限 HIGH_TH，HIGH_TH 必须小于 HIGH_TH。以伪代码描述 A、B 输出如下：

cnt = 0;
on_clock_rising_edge()
{
    cnt = cnt < PERA_TH ? cnt + 1 : 0;
    A = HIGH_TH <= cnt;
    B = !A;
}

8.1.2 UP_WITH_DIED_ZONE

与 UP_WITHOUT_DIED_ZONE 相比，此模式需要一个新的死区门限 DZONE_TH，DZONE_TH 必须小于 HIGH_TH。以伪代码描述 A、B 输出如下：

cnt = 0; on_clock_rising_edge() { cnt = cnt < PERA_TH ? cnt + 1 : 0; A = HIGH_TH + DZONE_TH <= cnt; B = DZONE_TH <= cnt < HIGH_TH); }

8.1.3 UPDOWN_WITHOUT_DIED_ZONE

此模式需要的门限参数与 UP_WITHOUT_DIED_ZONE 相同。以伪代码描述 A、B 输出如下：

cnt = 0;
on_clock_rising_edge()
{
    cnt = cnt < 2 * PERA_TH ? cnt + 1 : 0;
    A = PERA_TH - HIGH_TH <= cnt <= PERA_TH + HIGH_TH;
    B = !A;
}

8.1.4 UPDOWN_WITH_DIED_ZONE

与 UP_WITHOUT_DIED_ZONE 相比，此模式需要一个新的死区门限 DZONE_TH。以伪代码描述 A、B 输出如下：

cnt = 0;
on_clock_rising_edge()
{
    cnt = cnt < 2 * PERA_TH ? cnt + 1 : 0;
    A = PERA_TH - HIGH_TH + DZONE_TH <= cnt <= PERA_TH + HIGH_TH;
    B = (cnt < PERA_TH - HIGH_TH) || (cnt > PERA_TH + HIGH_TH + DZONE_TH);
}

8.1.5 SINGLE_WITHOUT_DIED_ZONE

此模式需要配置两个门限：计数器回零门限 PERA_TH、高门限 HIGH_TH，HIGH_TH 必须小于 HIGH_TH。此模式只产生一个脉冲，以伪代码描述 A、B 输出如下：

cnt = 0;
on_clock_rising_edge()
{
    cnt++;
    A = HIGH_TH <= cnt < PERA_TH;
    B = !A;
}

以上伪代码仅用于辅助描述硬件行为，与实际行为可以存在微小差异。

8.1.6 输出控制

对于每个通道的每一路输出，另有 3 个参数控制最终的两路输出：掩膜、停机输出值、反相。最终的输出以伪代码描述如下：

output_control(v)
{
    if (掩膜 == 1) return A 路输出 0、B 路输出 1;
    if (本通道已停机) return 停机输出值;
    if (反相) v = !v;
    return v;
}

8.2 PWM 使用说明

8.2.1 启动与停止

共有两个开关与 PWM 的启动和停止有关：使能（Enable）、停机控制（HaltCtrl）。只有当 Enable 为 1， HaltCtrl 为 0 时，PWM 才真正开始工作。

8.2.2 配置工作模式

void PWM_SetMode(
    const uint8_t channel_index,    // 通道号
    const PWM_WorkMode_t mode       // 模式
    );

8.2.3 配置门限

// 配置 PERA_TH
void PWM_SetPeraThreshold(
    const uint8_t channel_index,
    const uint32_t threshold);

// 配置 DZONE_TH
void PWM_SetDiedZoneThreshold(
    const uint8_t channel_index,
    const uint32_t threshold);

// 配置 HIGH_TH
void PWM_SetHighThreshold(
    const uint8_t channel_index,
    const uint8_t multi_duty_index, // 对于 ING916XX，此参数无效
    const uint32_t threshold);

各门限值最大支持 0xFFFFF，共 20 个比特。

8.2.4 输出控制

// 掩膜控制
void PWM_SetMask(
    const uint8_t channel_index,    // 通道号
    const uint8_t mask_a,           // A 路掩膜
    const uint8_t mask_b            // B 路掩膜
    );

// 配置停机输出值
void PWM_HaltCtrlCfg(
    const uint8_t channel_index,    // 通道号
    const uint8_t out_a,            // A 路停机输出值
    const uint8_t out_b             // B 路停机输出值
    );

// 反相
void PWM_SetInvertOutput(
    const uint8_t channel_index,    // 通道号
    const uint8_t inv_a,            // A 路是否反相
    const uint8_t inv_b             // B 路是否反相
    );

8.2.5 综合示例

下面的例子将 channel_index 通道配置成输出频率为 frequency、占空比为 (on_duty)% 的方波，涉及 3 个关键参数：

生成这种最简单的 PWM 信号需要的模式为 UP_WITHOUT_DIED_ZONE；
PERA_TH 控制输出信号的频率，设置为 PWM_CLOCK_FREQ / frequency；
HIGH_TH 控制信号的占空比，设置为 PERA_TH * (100 - on_duty) %

void PWM_SetupSimple(
    const uint8_t channel_index,
    const uint32_t frequency,
    const uint16_t on_duty)
{
    uint32_t pera = PWM_CLOCK_FREQ / frequency;
    uint32_t high = pera > 1000 ?
          pera / 100 * (100 - on_duty)
        : pera * (100 - on_duty) / 100;
    PWM_HaltCtrlEnable(channel_index, 1);
    PWM_Enable(channel_index, 0);
    PWM_SetPeraThreshold(channel_index, pera);
    PWM_SetHighThreshold(channel_index, 0, high);
    PWM_SetMode(channel_index, PWM_WORK_MODE_UP_WITHOUT_DIED_ZONE);
    PWM_SetMask(channel_index, 0, 0);
    PWM_Enable(channel_index, 1);
    PWM_HaltCtrlEnable(channel_index, 0);
}