飞思卡尔MC9S12XS128单片机各模块使用方法及寄存器配置

飞思卡尔MC9S12XS128单片机各模块使用方法及寄存器配置手把手教你写S12XS128程序--PWM模块介绍该教程以MC9S12XS128单片机为核心进行讲解，全面阐释该16位单片机资源。本文为第一讲，开始介绍该MCU的PWM模块。PWM调制波有8个输出通道，每一个输出通道都可以独立的进行输出。每一个输出通道都有一个精确的计数器（计算脉冲的个数），一个周期控制寄存器和两个可供选择的时钟源。每一个PWM输出通道都能调制出占空比从0—100%变化的波形。PWM的主要特点有：1、它有8个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。2、每一个输出通道都有一个精确的计数器。3、每一个通道的PWM输出使能都可以由编程来控制。4、PWM输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。5、周期和脉宽可以被双缓冲。当通道关闭或PWM计数器为0时，改变周期和脉宽才起作用。6、8字节或16字节的通道协议。7、有4个时钟源可供选择（A、SA、B、SB），他们提供了一个宽范围的时钟频率。8、通过编程可以实现希望的时钟周期。9、具有遇到紧急情况关闭程序的功能。10、每一个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。1、PWM启动寄存器PWMEPWME寄存器每一位如图1所示：复位默认值：00000000B图1PWME寄存器每一个PWM的输出通道都有一个使能位PWMEx。它相当于一个开关，用来启动和关闭相应通道的PWM波形输出。当任意的PWMEx位置1，则相关的PWM输出通道就立刻可用。用法：PWME7=1---通道7可对外输出波形PWME7=0---通道7不能对外输出波形注意：在通道使能后所输出的第一个波形可能是不规则的。当输出通道工作在串联模式时（PWMCTL寄存器中的CONxx置1），那么）使能相应的16位PWM输出通道是由PWMEx的高位控制的，例如：设置PWMCTL_CON01=1,通道0、1级联，形成一个16位PWM通道，由通道1的使能位控制PWM的输出。2、PWM时钟选择寄存器PWMCLKPWMCLK寄存器每一位如图3所示：复位默认值：00000000B图2PWMCLK寄存器S12的PWM共有四个时钟源，每一个PWM输出通道都有两个时钟可供选择（ClockA、ClockSA或ClockB、ClockSB））。其中0、1、4、5通道可选用ClockA和ClockSA，2、3、6、7通道可选用ClockB、ClockSB通道。该寄存器用来实现几个通道时钟源的选择。用法：PCLK0=1---通道0（PTP0）的时钟源设为ClockSAPCLK2=0---通道2（PTP2）的时钟源设为ClockB1、PWM预分频寄存器PWMPRCLKPWMPRCLK寄存器每一位如图3所示：复位默认值：00000000B图3PWMPRCLK寄存器PWMPRCLK寄存器包括ClockA预分频和ClockB预分频的控制位。ClockA、ClockB的值为总线时钟的1/2n(0≤n≤7)，具体设置参照图4和图5图4ClockA预分频设置图5ClockB预分频设置PCKB0~PCKB2是对ClockB进行预分频。PCKA0~PCKA2是对ClockA进行预分频。2、PWM分频寄存器PWMSCLA、PWMSCLBPWMSCLA寄存器每一位如图6所示：图6PWMSCLA寄存器ClockSA是通过对PWMSCLA寄存器的设置来对ClockA进行分频而产生的。其计算公式为：ClockSA=ClockA/(2*PWMSCLA)PWMSCLB寄存器与PWMSCLA寄存器相似，ClockSB就是通过对PWMSCLB寄存器的设置来对ClockB进行分频而产生的。其计算公式为：ClockSB=ClockB/(2*PWMSCLB)1、PWM极性选择寄存器PWMPOLPWMPOL寄存器每一位如图7所示：该寄存器是0～7通道PWM输出起始极性控制位，用来设置PWM输出的起始电平。用法：PWMPOL_PPOL0=1---通道0在周期开始时输出为高电平，当计数器等于占空比寄存器的值时，输出为低电平。对外输出波形先是高电平然后再变为低电平。2、PWM波形对齐寄存器PWMCAEPWMCAE寄存器每一位如图8所示：图8PWMCAE寄存器PWMCAE寄存器包含8个控制位来对每个PWM通道设置左对齐输出或中心对齐输出。用法:PWMCAE_CAE0=1---通道0中心对齐输出PWMCAE_CAE7=0---通道7左对齐输出注意：只有输出通道被关闭后才能对其进行设置，即通道被激活后不能对其进行设置。1、PWM控制寄存器PWMCTLPWMCTL寄存器每一位如图9所示：图9PWMCTL寄存器该控制寄存器设定通道的级联和两种工作模式：等待模式和冻结模式。这两种模式如图10和图11所示。图10等待模式图11冻结模式只有当相应的通道关闭后，才能改变这些控制字。用法：PWMCTL＿CON67=1---通道6、7级联成一个16位的PWM通道。此时只有7通道的控制字起作用，原通道7的使能位、PWM输出极性选择位、时钟选择控制位以及对齐方式选择位用来设置级联后的PWM输出特性PWMCTL＿CON67=0---通道6，7通道不级联CON45、CON23、CON01的用法同CON67相似。设置此控制字的意义在于扩大了PWM对外输出脉冲的频率范围。PSWAI=1---MCU一旦处于等待状态，就会停止时钟的输入。这样就不会因时钟在空操作而费电；当它置为0，则MCU就是处于等待状态，也允许时钟的输入。PFRZ=1---MCU一旦处于冻结状态，就会停止计数器工作。S12微控制器PWM模块是由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY组成。1、左对齐方式在该方式下，脉冲计数器为循环递增计数，计数初值为0。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始一个输出周期。当计数值与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，将触发器置位，而PWMCNT继续计数；当计数值与周期常数寄存器PWMPER相等时，比较器2输出有效，将触发器复位，同时PWMCNT也复位，结束一个输出周期。原理参照图14：图14PWM左对齐方式2、中心对齐方式在该方式下，脉冲计数器为双向计数，计数初值为0。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始输出一个周期。当计数器与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，触发器翻转，而PWMCNT继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器2输出有效，此时改变PWMCNT的计数方向，使其递解计数；当PWMCNT再次与PWMDTY相等时，比较器1再一次输出有效，使触发器再次翻转，而PWMCNT继续递减计数，等待PWMCNT减回至0，完成一个输出周期。原理参照图15:图15中心对齐方式3、周期计算方法左对齐方式：输出周期=通道周期×PWMPERx中心对齐方式：输出周期=通道周期×PWMPERx×24、脉宽计算方法左对齐方式：占空比=[(PWMPERx-PWMDTYx)/PWMPERx]×100%中心对齐方式：占空比=[PWMDTYx/PWMPERx]×100%1、PWM通道计数寄存器PWMCNTxPWMCNTx寄存器共有8个，每一个通道都有一个8位PWM加/减双向计数器，通道级联后可变成16位PWM加/减双向计数器。下面以PWMCNT0为例对PWMCNTx寄存器进行介绍。PWMCNT0寄存器如图12所示：图12PWMCNT0寄存器计数器以所选时钟源的频率运行。计数器在任何时候都可以被读，而不影响计数，也不影响对PWM通道的操作。任何值写入PWMCNT0寄存器都会导致计数器复位置0，且其计数方向会被设置为向上计数，并且会立刻从缓冲器载入任务和周期值，并会根据翻转极性的设置来改变输出。当计数器达到计数值后，会自动清零。只有当通道使能后，计数器才开始计数。2、PWM通道周期寄存器PWMPERxPWMPERx寄存器共有8个，每一个通道都有一个这样的周期寄存器。这个寄存器的值就决定了相关PWM通道的周期。每一个通道的周期寄存器都是双缓冲的，因此如果当通道使能后，改变他们的值，将不会发生任何作用，除非当下列情况之一发生：*有效的周期结束。*对计数器进行写操作（计数器复位）*通道不可用（PWMEx=0）这样就会使PWM输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间进行交替变换。如果通道不可用，那么对周期寄存器进行写操作，将会直接导致周期寄存器同缓冲器一起闭锁。图13所示的是PWMPER0寄存器：图13PWMPER0寄存器3、PWM通道占空比寄存器PWMDTYxPWMDTYx寄存器也有8个，每一个通道都有一个这样的占空比常数寄存器。这个寄存器的值就决定了相关PWM通道输出波形的占空比。每一个通道的占空比寄存器都是双缓冲的，因此如果当通道被激活后，改变他们的值将不会发生任何作用，除非当下列情况之一发生：*有效的周期结束。*对计数器进行写操作（计数器复位）*通道不可用（PWMEx=0）这样就会使PWM输出波形要么是新波形要么是旧波形，并不会在两者之间进行交替变换。如果通道没有被激活，那么对占空比常数寄存器进行写操作，将会直接导致周期寄存器同缓冲器一起闭锁。当计数值与占空比常数PWMDTY相等时，则比较输出器有效，这时就会将触发器置位，然后PWMCNT继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器输出有效，将触发器复位，同时也使PWMCNT复位，结束一个输出周期。S12微控制器PWM模块是由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY组成。1、左对齐方式在该方式下，脉冲计数器为循环递增计数，计数初值为0。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始一个输出周期。当计数值与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，将触发器置位，而PWMCNT继续计数；当计数值与周期常数寄存器PWMPER相等时，比较器2输出有效，将触发器复位，同时PWMCNT也复位，结束一个输出周期。原理参照图14：图14PWM左对齐方式2、中心对齐方式在该方式下，脉冲计数器为双向计数，计数初值为0。当PWM使能后，计数器PWMCNT从0开始对时钟信号递增计数，开始输出一个周期。当计数器与占空比常数寄存器PWMDTY相等时，比较器1输出有效，触发器翻转，而PWMCNT继续计数，当计数值与周期常数PWMPER相等时，比较器2输出有效，此时改变PWMCNT的计数方向，使其递解计数；当PWMCNT再次与PWMDTY相等时，比较器1再一次输出有效，使触发器再次翻转，而PWMCNT继续递减计数，等待PWMCNT减回至0，完成一个输出周期。原理参照图15:图15中心对齐方式3、周期计算方法左对齐方式：输出周期=通道周期×PWMPERx中心对齐方式：输出周期=通道周期×PWMPERx×24、脉宽计算方法左对齐方式：占空比=[(PWMPERx-PWMDTYx)/PWMPERx]×100%中心对齐方式：占空比=[PWMDTYx/PWMPERx]×100%PWM初始化步骤总结1、禁止PWMPWME=02、选择时钟PWMPRCLK，PWMSCLA，PWMSCLB，PWMCLK3、选择极性PWMPOL4、选择对齐方式PWMCAE5、选择占空比和周期PWMDTYx，PWMPERx6、使能PWMPWME=1【例程1】//------------------------------------------------------------------------------------------------------------------////功能说明：MC9S12XS128--PWM例程//使用说明：实现通道3(PTP3)输出频率为1KHz，占空比为50%的方波，用示波器观察//程序设计：电子设计吧【】//设计时间：2010.01.21//-----------------------