【開發教程8】瘋殼·AI語音人臉識別-PWM

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CC3200AI實驗教程

——瘋殼·開發板系列

PWM

    PWM（Pulse Width Modulation）即脈沖寬度調制。PWM運用非常的廣泛，大到航天飛船，小到便攜式USB風扇都可以見到PWM的身影。
    許多MCU的定時器均帶有PWM模式，CC3200也不例外。
    1.1寄存器
    CC3200通用定時器支持PWM模式。在PWM模式下，定時器被配置為一個24位的減計數器，初始值在GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器中進行定義。在該模式中，PWM頻率和周期是同步事件，這樣可以消除毛刺。PWM模式可以通過向寄存器 GPTMTnMR中的TnAMS位寫入0x01，TnCMR位寫入0x00，TnMR位寫入0x02。當定時器使能時，裝載到定時器寄存器中的值如表1.0.1所示。
    表1.0.1 裝載到定時器的值

   
    表1
    當通過軟件寫GPTMCTL寄存器中的TnEN位時，計數器開始進行減計數直到0。在周期模式中的下一個計數循環，計數器從GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器中裝載初始值，并重新開始計數直到通過軟件清除GPTMCTL寄存器中的TnEN位進行關閉。該定時器可以通過上升沿、下降沿和邊沿觸發這3種類型的事件來產生中斷。事件類型通過GPTMCTL寄存器中的TnEVENT位來進行配置。中斷通過
    GPTMTnMR寄存器中的TnPEMIE位來進行使能。當事件發生時，GPTMRIS寄存器中的CnERIS位被置位。并且一直保持到通過GPTMICR寄存器來進行清除。如果捕捉模式事件中斷通過GPTMIMR寄存器進行使能，則通用定時器也要置位GPTMMIS寄存器中的CnEMIS位。需要注意的是中斷狀態只有在TnPWMIE被置位時才會更新。
    另外，通過置位GPTMCTL寄存器中的TnOTE位和GPTMDMAEV寄存器中的
    CnEDMAEN位使能DMA觸發模式，則當TnPWMIE被置位并且發生捕捉時間時， 定時器自動產生DMA的觸發事件。
    在PWM模式中，GPTMTnR和GPTMTnV寄存器始終保持相同的值。
    當計數器的值等于GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器的值時，輸出PWM信號， 當計數器的值等于GPTMTnMATCHR和GPTMTnPMR寄存器的值時，信號進行翻轉。可以通過軟件設置GPTMCTL寄存器中的TnPWML位，來對PWM信號的電平進行翻轉。這里要注意的是如果PWM輸出翻轉使能了，那么邊沿檢測的行為就會相反，本來上升沿有效的，現在就變成了下降沿有效。
    如圖1.0.1就是一個產生PWM信號的例子。

  
    圖1.0.1 產生PWM信號的例子
    圖1
    GPTMCFG寄存器配置通用定時器模塊的全局操作。確定通用定時器工作于32位模式還是16位模式。該寄存器中的值只能是在GPTMCTL寄存器中的TAEN和TBEN 兩位被清零時改變。如圖1.0.2所示為該寄存器及其位定義。


    圖1.0.2 GPTMCFG寄存器及其位定義
    圖2
    即把2~0 位寫入0，配置為32位定時器模式；寫入4，配置為16位定時器模式。
    GPTMTAMR寄存器的配置是基于GPTMCFG寄存器的配置來進行選擇的。在 PWM模式中，置位TAAMS位、清除TACMR位和配置TAMR為0x01或者0x02。如圖1.0.3所示為GPTMTAMR寄存器，如圖1.0.4為其位定義。

   
    圖1.0.3 GPTMTAMR寄存器
    圖3


   
    圖1.0.4 GPTMTAMR寄存器
    圖4
    GPTMTBMR寄存器控制獨立定時器B的工作模式。當定時器A和定時器B一起使用時，該寄存器被忽略，而是通過GPTMTAMR來控制定時器A和定時器B的工作模式。注意：除了TCACT位，其它位都必須在GPTMCTL寄存器中的TBEN 位清零時進行配置。如圖1.0.5所示為GPTMTBMR寄存器，如圖1.0.6為其位定義。

   
    圖1.0.5 GPTMTBMR寄存器
    圖5

   
    圖1.0.6 GPTMTBMR寄存器位定義
    圖6

    GPTMCTL寄存器為定時器的控制寄存器，如圖1.0.7為GPTMCTL寄存器，如圖1.0.8為其位定義。

   
    圖1.0.7 GPTMCTL寄存器
    圖7

   
    圖1.0.8 GPTMCTL寄存器位定義
    圖8
    GPTMIMR寄存器可以軟件使能/關閉定時器的控制電平中斷。置位可以打開對應的中斷，清零可以關閉對應的中斷，如圖1.0.9所示為GPTMIMR寄存器，如圖1.1.0為其位定義。

   
    圖1.0.9 GPTMIMR寄存器
    圖9

   
    圖1.1.0 GPTMIMR寄存器位定義
    圖10
    GPTMRIS寄存器為中斷源狀態寄存器，通過該寄存器可以獲取中斷源。如圖1.1.1為GPTMRIS寄存器，如圖1.1.2為其位定義。

   
    圖1.1.1 GPTMRIS寄存器
    圖11

   
    圖1.1.2GPTMRIS寄存器位定義
    圖12
    GPTMMIS寄存器為中斷掩碼狀態寄存器，可以檢測是否產生中斷。如圖1.1.3所示為GPTMMIS寄存器，如圖1.1.4為其位定義。

  
    圖1.1.3 GPTMMIS寄存器
    圖13

   
    圖1.1.4 GPTMMIS寄存器位定義
    圖14
    GPTMICR寄存器用于清除GPTMRIS和GPTMIS寄存器中的狀態位，寫入1則清除對應的中斷。如圖1.1.5所示為GPTMICR寄存器，如圖1.1.6所示為其位定義。

   
    圖1.1.5 GPTMICR寄存器
    圖15

   
    圖1.1.6 GPTMICR寄存器位定義
    圖16
    當通用定時器被配置為32位模式，GPTMTAILR作為一個32位的寄存器（高16位對應與定時器B裝載值寄存器的內容）。在16位模式，寄存器高16位讀取值為0，并且對GPTMTBILR寄存器的狀態沒有影響。如圖1.1.7所示為GPTMTAILR寄存器及其位定義。

   
    圖1.1.7 GPTMTAILR寄存器及其位定義
    圖17
    當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBILR寄存器中[15:0]位的內容被裝載到GPTMTAILR寄存器的高16位。讀取GPTMTBILR寄存器，則返回定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式，[15:0]位用于裝載值。[31:16]位保留不使用。如圖1.1.8所示為GPTMTBILR寄存器及其位定義。

   
    圖1.1.8 GPTMTBILR寄存器及其位定義
    圖18
            當通用定時器被配置為32位模式時，GPTMTAMATCHR作為32位寄存器（高16位對應與GPTMTBMATCHR寄存器的內容）。在16位模式，寄存器的高16位讀取為0，并且對GPTMTBMATCHR的狀態沒有影響。如圖1.1.9所示為寄存器GPTMTAMATCHR及其位定義。

   
    圖1.1.9 GPTMTAMATCHR及其位定義
    圖19
    當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBMATCHR寄存器的[15:0]位被裝載到寄存器GPTMTAMATCHR寄存器的高16位。讀取GPTMTBMATCHR寄存器得到定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式中，[15:0]位用于匹配值。[31:16]位保留不使用。如圖1.2.0所示為GPTMTBMATCHR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.0 GPTMTBMATCHR寄存器及其位定義
    圖20
    GPTMTAPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍。在單次或者周期減計數模式下該寄存器作為定時計數器的預分頻器。如圖1.2.1所示為GPTMTAPR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.1 GPTMTAPR寄存器及其位定義
    圖21
    GPTMTBPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍，在單次或者周期減計數模式下該寄存器作為定時計數器的預分頻器。如圖1.2.2所示為GPTMTBPR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.2 GPTMTBPR寄存器及其位定義
    圖22
    GPTMTAPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。如圖1.2.3所示為GPTMTAPMR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.3 GPTMTAPMR寄存器及其位定義
    圖23
    GPTMTBPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。如圖1.2.4所示為GPTMTBPMR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.4 GPTMTBPMR寄存器及其位定義
    圖24
    當定時器配置為32位模式時，GPTMTAR作為32位寄存器使用（高16位對應 GPTMTBR寄存器的內容）。在16位輸入邊沿計數，輸入邊沿定時和PEM模式，[15:0]位包含計數器的值，[23:16]位包含預分頻高8位的值。[31:24]位讀取值始終為0。可以讀取[GPTMTAV]的[23:16]位來獲取16位模式單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTAPS寄存器可以獲取定期快照模式下的預分頻值。如圖1.2.5所示為GPTMTAR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.5 GPTMTAR寄存器及其位定義
    圖25
    當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBR寄存器的[15:0]位被裝載到 GPTMTAR寄存器的高16位。讀取GPTMTBR寄存器得到定時器B的當前值。在16位模式下，[15:0]位包含計數器的值，[23:16]位包含在輸入邊沿計數、邊沿定時和PWM模式下的預分頻。[31:24]位讀取為0。可以通過讀取GPTMTBV寄存器中的[23：16]位可以獲取16位單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTBPS寄存器可以獲取周期快照模式下的預分頻。如圖1.2.6所示為GPTMTBR寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.6 GPTMTBR寄存器及其位定義
    圖26
    當定時器配置為32位模式時，GPTMTAV作為32位寄存器（高16位對應GPTMTBV寄存器的內容）。在16位模式，[15:0]位包含計數器的值，[23:16]位包含分頻值。在單次或周期減計數模式，[23:16]位存儲真實的預分頻值，意味著在減[15:0]位的值之前，先減[23:16]位的值，[31:24]位讀取始終為0。如圖1.2.7所示為GPTMTAV寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.7 GPTMTAV寄存器及其位定義
    圖27
    當通用定時器配置為32位模式，GPTMTBV寄存器[15:0]位的值被裝載到 GPTMTAV寄存器的高16位。讀取GPTMTBV寄存器，則返回定時器B的當前值。在16位模式，[15:0]位包含計數器的值，[23:16]位包含當前的預分頻值。在單次或周期模式，[23:16]位為真實的預分頻值，意味著在[15:0]位減數之前，[23:16]位先進行減數。[31:24]位讀取值為0。如圖1.2.8所示為GPTMTBV寄存器及其位定義。

   
    圖1.2.8 GPTMTBV寄存器及其位定義
    圖28
    GPTMDMAEV寄存器允許軟件使能和關閉定時器DMA觸發事件。置位則對應的DMA觸發使能，清零則關閉。如圖1.2.9所示為GPTMDMAEV寄存器，如圖1.3.0所示為其位定義。

   
    圖1.2.9 GPTMDMAEV寄存器
    圖29

   
    圖1.3.0 GPTMDMAEV寄存器位定義
    圖30
    1.2 實驗現象
    打開Pwm_Demo，在該次工程中主要是實現板子上三顆LED的“呼吸燈”效果，即要把GPIO_9、GPIO_10、GPIO_11三個IO口配置為PWM模式，逐次增加或降低該些端口的占空比即可使LED“呼吸”。如圖1.3.1為Pwm_Demo的main函數。

   
    圖1.3.1 Pwm_Demo的main函數
    圖31
    首先看到mian函數中的PinMuxConfig()函數，如圖2.x所示為該函數的代碼。
    在該代碼中，先使能時鐘，然后把Pin64（GPIO_9）、Pin01（GPIO_10）、Pin02（GPIO11）分別配置為模式3，即PWM模式。為什么呢？在datasheet中可以里看到，如圖1.3.2所示的端口復用圖，在該圖中可以看到Pin64（GPIO_9）在模式3下會被復用為PWM_05；Pin01（GPIO_10）在模式3下會被復用為PWM_06；Pin02（GPIO_11）在模式3下會被復用為PWM_07。

   
    圖1.3.2 PinMuxConfig0函數代碼
    圖32

   
    圖1.3.3 端口復用圖
    圖33
    配置好PWM輸出引腳后，就該把定時器與該輸出引腳關聯起來，在main函數中的InitPWMModules()函數是關鍵，如圖1.3.4為InitPWMModules()函數。

   
    圖1.3.4 InitPWMModules()函數
    圖34
    在該函數中的SetupTimerPWMMode()把Timer2的Timer B與PWM_5即GPIO_9關聯起來；把Timer3的Timer B與PWM_6即GPIO_10關聯起來；把Timer3的Timer A與PWM_7即GPIO_11關聯起來。問題來了，為什么這樣就能關聯起來了呢？打開CC3200的《Technical Reference Manual》即常說的參考手冊，可以看到一個定時器與引腳映射圖，如圖1.3.5所示。

   
    圖1.3.5 定時器與引腳映射圖
    圖35
    在該圖中可以清楚的看到PWM_5正是對應著Timer2的Timer B；PWM_6正是對應著Timer3的Timer A；PWM_7正是對應著Timer3的Timer B。
    回到main函數中，實現LED呼吸的部分代碼，如圖1.3.6所示。

   
    圖1.3.6 LED“呼吸”實現部分代碼
    圖36
    該代碼主要就是不斷地改變輸出端的占空比，從而實現LED的“呼吸”。編譯代碼，打開UniFlash，把Bin文件下載到板子上（參考GPIO小節）。把撥碼開關D5、D6、D7撥到“ON”，按下復位，可以看到如圖1.3.7所示的LED“呼吸”效果。

   
    圖1.3.7 LED“呼吸”效果
    圖37



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2022-7-25 17:30 上傳

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