應(yīng)用筆記（三）| 運(yùn)用DMA 功能實(shí)現(xiàn)高級(jí)定時(shí)器和ADC 的同步觸發(fā)采樣

前言

在做 BLDC 電機(jī)控制時(shí)，需要 ADC 的采樣時(shí)刻和定時(shí)器產(chǎn)生的 PWM 波形相配合，才能獲取準(zhǔn)確的采樣值， 本文介紹了 CW32F030 系列芯片通過(guò)運(yùn)用 DMA 功能實(shí)現(xiàn)高級(jí)定時(shí)器和 ADC 的同步觸發(fā)采樣的功能。

▇PWM 輸出實(shí)現(xiàn)

1.1 輸出端口的配置

根據(jù) GPIO 復(fù)用功能分配表（完整表格請(qǐng)參閱 CW32F030 用戶手冊(cè)中表 9-2 GPIO 復(fù)用功能分配表），選取期 望輸出互補(bǔ) PWM 波形的引腳，如本例中 PA8、PA9、PA10、PB13、PB14、PB15，如下表所示：

▼ GPIO 復(fù)用功能分配表

PA8 和 PB13 組成一對(duì)互補(bǔ)輸出通道 CH1，PA9 和 PB14 組成一對(duì)互補(bǔ)輸出通道 CH2，PA10 和 PB15 組成一 對(duì)互補(bǔ)輸出 CH3。

步驟如下：

1. 將相關(guān)的 GPIO 設(shè)置為輸出；

2. 將 GPIO 配置為 ATIM 的比較輸出復(fù)用功能。

代碼如下：

1.2 ATIM 的配置

ATIM 包含一個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器 / 定時(shí)器和 7 個(gè)比較單元。7 個(gè)比較單元中，有六個(gè)具有捕獲功能，并且這 6 個(gè)捕獲 / 比較單元可以成對(duì)使用，組成互補(bǔ)輸出的功能。

本文以產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng) BLDC 電機(jī)所需的 20kHz 的三路互補(bǔ)輸出的 PWM 波形為例，選取 ATIM 的時(shí)基信號(hào)為 PCLK。

本例中 PCLK 為 64MHz，并通過(guò) ATIM 的預(yù)分頻器進(jìn)行 16 分頻后，以 4MHz 頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。

為方便設(shè)定 ADC 的采樣時(shí)間，ATIM 采用中央對(duì)齊模式計(jì)數(shù)，設(shè)置 ATIM 的自動(dòng)重載寄存器（ARR）為 100， 則 ATIM 的將先從 0 累加至 99，再?gòu)?100 遞減至 1，故計(jì)數(shù)周期為 2 倍的 ARR 寄存器的值，即 PWM 的頻率 為 20kHz。

通過(guò)設(shè)置 ATIM 的控制寄存器（CR）的 COMP 位為 1，使得 PWM 以互補(bǔ)的方式輸出，CH1A 和 CH1B 的脈寬 由通道 1比較 /捕獲寄存器 A（CH1CCRA）決定，CH1B的輸出脈寬不再由通道 1比較 /捕獲寄存器 B（CH1CCRB） 決定，CH1CCRB 仍可用于設(shè)定 CH1B 比較匹配的值。CH2A 和 CH2B，CH3A 和 CH3B 與之類似。

在設(shè)置輸出 PWM 互補(bǔ)輸出時(shí)，可以對(duì)互補(bǔ)通道加入死區(qū)時(shí)間，由死區(qū)時(shí)間寄存器（DTR）控制。

ATIM 配置輸出 3 對(duì)互補(bǔ)帶死區(qū)的 PWM 波形，詳細(xì)配置代碼如下：

▼ 產(chǎn)生的 PWM 波形如下：

1.3 ADC 的配置

1.3.1 序列采樣

當(dāng)需求的采樣通道小于等于 4 路時(shí)，可以通過(guò) ADC 的序列采樣模式實(shí)現(xiàn)，并且可以通過(guò) ATIM 的通道 1~3 比 較 / 捕獲寄存器 B 中任意一個(gè)寄存器設(shè)定 ADC 的采樣時(shí)刻，這些操作都可以由硬件自動(dòng)完成，減輕了 CPU 的工作量。

以采樣 AIN0~AIN3 這 4 路輸入為例，設(shè)定采樣時(shí)刻為 ATIM 計(jì)數(shù)達(dá)到 ARR 時(shí)，其參考代碼如下：

上述方法完全由硬件實(shí)現(xiàn)，不需要 CPU 和中斷的參與，執(zhí)行效率非常高，不足的地方是采樣通道限制為 4 路。

1.3.2DMA 擴(kuò)展采樣

如果需要對(duì)超過(guò) 4 路的模擬量進(jìn)行采樣，則需要結(jié)合 DMA 的功能，以實(shí)現(xiàn)較少的 CPU 參與。其思路如下：

1. ADC 配置為單通道單次轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后硬件觸發(fā) DMA；

2. DMA 的 CH1 用于將 ADC 的轉(zhuǎn)換結(jié)果傳輸?shù)?RAM 中，本例中將采樣 6 個(gè) ADC 通道，因此傳輸次數(shù) CNT 為 6，源地址固定為 ADC 的 RESULT0 寄存器，目的地址需要遞增；

3. DMA 的 CH2 用于更改 ADC 的采樣通道，當(dāng) ADC 轉(zhuǎn)換完成后，從 RAM 中取 ADC 的通道配置參數(shù)，自 動(dòng)配置 ADC 的寄存器值，因此源地址為 RAM，地址遞增，目的地址為 ADC 的通道控制寄存器；

4. DMA 的 CH3 用于再次啟動(dòng) ADC，因?yàn)?ADC 配置為單次轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，ADC 自動(dòng)停止轉(zhuǎn)換，所 以需要通過(guò) DMA 向 ADC 的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)寄存器置位，以再次啟動(dòng) ADC 轉(zhuǎn)換；

5. DMA 的 CH1 傳輸完成后，ADC 的 6 路轉(zhuǎn)換也完成了，并且轉(zhuǎn)換結(jié)果也被傳輸?shù)?RAM，可通過(guò) CH1 的 傳輸完成中斷，將 DMA 的參數(shù)重新配置，就實(shí)現(xiàn)了多路 ADC 的循環(huán)采樣；

6. 通過(guò) ATIM 的比較通道 4，去觸發(fā) DMA 的 CH4，向 ADC 的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)寄存器置位，啟動(dòng) ADC。

其參考代碼如下：

? ADC 的配置：

ADC 配置為單次單通道采樣，采樣完成后可觸發(fā) DMA。

? DMA 的配置：

? ATIM 需要在之前的配置上增加通道 4 的設(shè)置，增加的代碼如下：

這種方法可以實(shí)現(xiàn)多于 4個(gè)模擬通道的采樣，采樣結(jié)果自動(dòng)保存在內(nèi)存中，并且僅在最后一個(gè)通道采樣完成后， 進(jìn)入一次中斷服務(wù)程序?qū)?DMA 的配置進(jìn)行復(fù)位，所以 CPU 的開銷是比較小的，而且可以通過(guò) ATIM 的比較 通道 4 靈活設(shè)置采樣時(shí)機(jī)。