[ZigBee] 13、ZigBee基础阶段性回顾与加深理解——用定时器1产生PWM来控制LED亮度(七色灯)

史迪奇2号 2018-02-21

void


 

引言:PWM对于很多软件工程师可能又熟悉又陌生,以PWM调节LED亮度为例,其本质是在每个周期都偷工减料一些,整体表现出LED欠压亮度不同的效果。像大家看到的七色彩灯其原理也类似,只是用3路PWM分别控制红、绿、蓝三种颜色的灯输出亮度,再结合混色原理表现出丰富多彩的炫光效果~

 

写在前面:前十几篇介绍了CC2530的一些外设的基本用法,接下来几篇拿几个例子回顾并加深一下之前的知识点,上面引言是普及、下面高能预警!

 

第一个例子:用定时器1产生PWM来控制LED亮度

  我们在《[ZigBee] 5、ZigBee基础实验——图文与代码详解定时器1(16位定时器)(长文)》中讲过定时器1 是一个支持典型的定时/计数功能的独立16 位定时器,支持输入捕获,输出比较和PWM等功能。该工程就是利用定时计数器1产生1毫秒PWM,20%的占空比,用PWM来调节LED的亮度,如果led的亮度比较暗可调整pwm频率和占空比来控制Led灯的亮度。

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 1 /****************************************************************************
 2 * 文 件 名: main.c
 3 * 描    述: cc2530 定时计数器1产生1毫秒PWM,20%的占空比,led的亮度比较暗
 4 *           可调整pwm频率和占空比来控制Led灯的亮度
 5 ****************************************************************************/
 6 #include <ioCC2530.h>
 7 
 8 typedef unsigned char uchar;
 9 typedef unsigned int  uint;
10 
11 #define LED1 P1_0       // P1.0口控制LED1
12 
13 
14 /****************************************************************************
15 * 名    称: InitLed()
16 * 功    能: 设置LED灯相应的IO口
17 * 入口参数: 无
18 * 出口参数: 无
19 ****************************************************************************/
20 void InitLed(void)
21 {
22     P1DIR |= 0x01;           //P1.0定义为输出
23     LED1 = 1;                //使LED1灯上电默认为熄灭     
24 }
25 
26 /****************************************************************************
27 * 名    称: InitT1()
28 * 功    能: 定时器初始化,TICKSPD 是16 MHz系统不配置时默认是2分频,即16MHz
29 * 入口参数: 无
30 * 出口参数: 无
31 ****************************************************************************/
32 void InitT1()
33 {
34     CLKCONCMD &= ~0x40;      //设置系统时钟源为32MHZ晶振
35     while(CLKCONSTA & 0x40); //等待晶振稳定为32M
36     CLKCONCMD &= ~0x07;      //设置系统主时钟频率为32MHZ   
37     CLKCONCMD |= 0x38;       //时钟速度32 MHz 定时器标记输出设置[5:3]250kHz
38 
39     PERCFG |= 0x40;          //定时器1 的IO位置   1:备用位置2 
40     P2SEL &= ~0x10;          //定时器1优先
41     P2DIR |= 0xC0;           //第1优先级:定时器1通道2-3
42 
43     P1DIR |= 0xff;           //端口1为输出    
44     P1SEL |= 0x01;           //timer1 通道2映射口P1_0
45     
46     T1CC2H = 0x00;           //20%占空比为200us
47     T1CC2L = 0x32;           //修改T1CC2L可调整led的亮度
48     T1CC0H = 0x00;           //1ms的周期时钟,频率为976.516HZ
49     T1CC0L = 0xff; 
50     T1CCTL2 = 0x1c;          // 模式选择 通道2比较模式
51     T1CTL = 0x02;            //250KHz 1分频
52 }
53 
54 /****************************************************************************
55 * 程序入口函数
56 ****************************************************************************/
57 void main(void)
58 {
59     InitLed();                 //调用初始化函数
60     InitT1();                //定时器初始化及pwm配置
61     while(1)
62     {
63     }
64 }
复制代码

可见代码中的核心在于39~51行:

39     PERCFG |= 0x40;          //定时器1 的IO位置   1:备用位置2 
40     P2SEL &= ~0x10;          //定时器1优先
41     P2DIR |= 0xC0;           //第1优先级:定时器1通道2-3
42 
43     P1DIR |= 0xff;           //端口1为输出    
44     P1SEL |= 0x01;           //timer1 通道2映射口P1_0
45     
46     T1CC2H = 0x00;           //20%占空比为200us
47     T1CC2L = 0x32;           //修改T1CC2L可调整led的亮度
48     T1CC0H = 0x00;           //1ms的周期时钟,频率为976.516HZ
49     T1CC0L = 0xff; 
50     T1CCTL2 = 0x1c;          // 模式选择 通道2比较模式
51     T1CTL = 0x02;            //250KHz 1分频

 

1.1、第一步:调用外设控制寄存器设置外设所映射IO引脚的方案 

其中第39行令PERCFG |= 0x40,PERCFG是外设控制寄存器,如下图该寄存器用来设置一些外设的I/O的位置。这里操作的是第六位T1CFG,选择定时器1的IO为备用位置2。

这里所说的IO映射位置方案1和方案2需要在表《Peripheral I/O Pin Mapping》中查看,在第七节《[ZigBee] 7、ZigBee之UART剖析(ONLY串口发送)》中我已经用UART的例子详细介绍如何看这个表:

以USART0为例,第一种映射关系是RT-P05\CT-P04\TX-P03\RX-P02;另一种映射关系是TX-P15\RX-P14\RT-P13\CT-P12。

那么在使用过程中,一种模式对应两种映射肯定会出现矛盾!

那么外设控制寄存器就是用来设置选择哪种方案的!这里设置为0x40即选用定时器1的引脚映射方案2:P07对应通道3、P06-通道4、P12-通道0、P11-通道1、P10-通道2~

 

1.2、第二步:调用Port2功能选择和Port1设备优先级控制寄存器,设置timer1占Port1引脚的外设优先级为高

在第七节《[ZigBee] 7、ZigBee之UART剖析(ONLY串口发送)》中同样有介绍,上面外设控制寄存器仅仅解决了同一个外设多个IO映射方案的冲突问题,但是并没有解决不同外设IO映射冲突问题。P2SEL寄存器就是处理这个问题!

3、4、5、6位用于设置同一个IO上两个设备当PERCFG赋值时的优先级,因此这里设置P2SEL &= ~0x10,将定时器设置为最优先。

 

1.3、第三步:调用Port2方向选择和Port0设备优先级控制寄存器,设置timer1占Port0引脚的外设优先级为高

在第七节《[ZigBee] 7、ZigBee之UART剖析(ONLY串口发送)》中同样有介绍,由于timer1引脚映射占了Port0和Port1,因此上面P2SEL寄存器用来设置port1部分timer所占引脚的优先级,这里调用P2DIR设置其占Port0引脚的优先级,代码中P2DIR |= 0xC0,即设置7~6位为11使定时器1通道2-3最优先。

 


规律:不难发现这里timer的用法和第七篇中介绍的uart初始化很类似,前三行做端口映射、优先级选定,一般外设会涉及两个端口,因此需要用P0SEL和P2DIR分别设置。接下来就是针对具体外设的参数设置了!


 

1.4、第四步:选择PWM通道,并使能

在1.1中介绍定时器1的引脚映射方案选用是备用2方案:P07对应通道3、P06-通道4、P12-通道0、P11-通道1、P10-通道2~

在1.3中设置通道2、3优先级最高

从1.1~1.3为timer1的PWM的的初始化,也设置了通道的优先级,如果想使能通道还需要进一步设置:

43     P1DIR |= 0xff;           //端口1为输出    
44     P1SEL |= 0x01;           //timer1 通道2映射口P1_0

其中第43行设置端口1为全部输出,第44行比较关键,用来将IO引脚设置为普通IO引脚还是设置成IO外设引脚,这里将P1_0设置为外设引脚。根据前面的设置,我们知道是将P10设置为了定时器1的通道2输出口。

 

1.5、定时器1通道2输出比较模式选择&设置周期与占空比

关于输出比较模式在《[ZigBee] 5、ZigBee基础实验——图文与代码详解定时器1(16位定时器)(长文)》里的第9段介绍比较详细:PWM 输出可以通过选择定时器正计数/倒计数模式生成。根据PWM 信号所需的极性选择通道输出比较模式4 或5(由T1CCTLn.CMP 位定义,其中n 是1 或2)。PWM 信号的周期由T1CC0 确定,通道输出的占空比由T1CCn 确定,其中n 是PWM 通道1 或2。某些类型的电机驱动应用程序会需要中心对齐的PWM 模式,一般地这比边沿对齐的PWM 模式产生的噪音更少,因为I/O 引脚传输不集中在同一个时钟边沿上。

46     T1CC2H = 0x00;           //20%占空比为200us
47     T1CC2L = 0x32;           //修改T1CC2L可调整led的亮度
48     T1CC0H = 0x00;           //1ms的周期时钟,频率为976.516HZ
49     T1CC0L = 0xff; 
50     T1CCTL2 = 0x1c;          // 模式选择 通道2比较模式
51     T1CTL = 0x02;            //250KHz 1分频

其中第50行用来设置定时器1通道2捕获/比较控制寄存器为0x1C,[5:3]=011则选择了输出比较模式4,其PWM信号周期由T1CC0决定,占空比由T1CCn确定(正计数到计数模式生成PWM比边沿模式生成PWM更适合这里,如果你听不懂这句话请看第5篇)!因此,46~49行就是设置PWM的周期和占空比~

  

 


 

注意:这里0x0032/0x00ff不等于20%,为什么注释中说占空比为20%呢?我们用一个简单的例子解释这个问题的特殊性(绘制定时器counter的值变化线如下):左边的一个设T1CC0=4,T1CC2=2,显然占空比不是2/4,也不是3/9,因为最后一个绿色框内的时期属于下一个周期了,一个完整周期应该为0~4~1,因此占空比为3/8;同理右边的占空比为3/6。这里T1CC2设置为0x0032,则低段有:0~0x0032,0x0032~1,总共(0x0032-0+1)+(0x0032-1+1)=0x0032*2+1=0x0065=101;总周期为0x00FF*2=0x01FE=510,占空比为0x65/0x01FE约等于5


其中最后一行T1CTL = 0x02,用来设置自由运行模式(关于模式也在第七篇介绍),采用1分频,250KHz~

 

总结:这样就能用PWM输出通道2直接关联到P10来控制LED的亮度,简单有效~



本文转自beautifulzzzz博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/zjutlitao/p/5693720.html,如需转载请自行联系原作者

 

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云攻略小攻
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2019-10-11
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