瑞萨RA系列FSP库开发实战指南之使用GPT进行PWM输出实验

27.7

实验2：PWM输出

27.7.1

硬件设计

本次实验需要使用到LED灯来展示定时的效果，LED灯具体的电路讲解请读者参考本教程：8.4.实验：使用寄存器点亮LED灯。

注

本实验仅用到LED1~3当中的其中一盏。

野火启明6M5开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P600，如下图所示。

注

野火启明6M5开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P600（GTIOC6B）。

野火启明4M2开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P405（GTIOC1A）。

野火启明2L1开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P115（GTIOC4A）。

27.7.2

软件设计

27.7.2.1

新建工程

由于本实验需要用到LED，也会用到串口打印提示信息，因此我们在前面串口通信章节的“实验1：UART收发回显”例程的基础上修改程序。

对于e2studio开发环境：拷贝一份我们之前的e2s工程“19_UART_Receive_Send”，然后将工程文件夹重命名为“27_GPT_PWM_Output”，最后再将它导入到我们的e2studio工作空间中。

对于Keil开发环境：拷贝一份我们之前的Keil工程“19_UART_Receive_Send”，然后将工程文件夹重命名为“27_GPT_PWM_Output”，并进入该文件夹里面双击Keil工程文件，打开该工程。

工程新建好之后，在工程根目录的“src”文件夹下面新建“gpt”文件夹，再进入“gpt”文件夹里面新建源文件和头文件：“bsp_gpt_pwm_output.c”和“bsp_gpt_pwm_output.h”。工程文件结构如下。

列表5：文件结构

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27_GPT_PWM_Output
├─ ......
└─src
 ├─ led
 │ ├─ bsp_led.c
 │ └─ bsp_led.h
 ├─ debug_uart
 │ ├─ bsp_debug_uart.c
 │ └─ bsp_debug_uart.h
 ├─ gpt
 │ ├─ bsp_gpt_pwm_output.c
 │ └─ bsp_gpt_pwm_output.h
 └─ hal_entry.c

27.7.2.2

FSP配置

下面以野火启明6M5开发板为例来讲解相关的FSP配置。

因为PWM输出需要使用IO引脚进行输出，因此需要先在“Pins”配置页中为GPT配置引脚，我们将GPT6的GTIOC6B信号输出连接到P600引脚，如下图所示。

然后在“Stacks”配置页中加入GPT模块，并对其作如下图所示的配置。

上图中框起来的部分是需要我们去修改的区域，其他的配置属性按照默认即可。图中需要更改的配置如下：

Pin Output Support：这一项配置允许输出PWM信号到引脚，我们改为使能引脚输出。

Name和Channel：这两项分别设置GPT模块名字为“g_timer_gpt6”和选择第6个GPT定时器（第6个通道）。

Mode：配置GPT的工作模式为PWM输出模式。

Period和Period Unit：我们将PWM频率设为20KHz，因此“Period”设置为20，单位“Period Unit”设置为Kilohertz，即千赫兹（KHz）。

GTIOCB Output Enabled：使能GTIOCB输出。

GTIOCB Stop Level：设置定时器停止时GTIOCB输出的电平为低电平。

GTIOC6B：选择连接到P600引脚，这个软件会自动设置的，我们只要确认了就好。

GPT的“Output”部分的属性描述如下表所示。

表6：GPT属性描述：“Output“部分

点击可查看大图

27.7.2.3

GPT初始化函数

列表6：GPT初始化函数

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voidGPT_PWM_Init(void)
{
/* 初始化GPT 模块*/
R_GPT_Open(&g_timer_gpt6_ctrl, &g_timer_gpt6_cfg);
/* 启动GPT 定时器*/
R_GPT_Start(&g_timer_gpt6_ctrl);
/* 重新设置占空比为80% */
GPT_PWM_SetDuty(80);
}

27.7.2.4

设置PWM占空比函数

列表7：设置PWM占空比函数

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/** 自定义函数：设置PWM 占空比
 @param duty 占空比范围：0~100 %
*/
voidGPT_PWM_SetDuty(uint8_tduty)
{
timer_info_tinfo;
uint32_tcurrent_period_counts;
uint32_tduty_cycle_counts;
if(duty >100)
  duty =100;//限制占空比范围：0~100
/* 获得GPT 的信息*/
R_GPT_InfoGet(&g_timer_gpt6_ctrl, &info);
/* 获得计时器一个周期需要的计数次数*/
 current_period_counts = info.period_counts;
/* 根据占空比和一个周期的计数次数计算GTCCR 寄存器的值*/
 duty_cycle_counts = (uint32_t)(((uint64_t) current_period_counts *␣
 ,→duty) /100);
/* 最后调用FSP 库函数设置占空比*/
R_GPT_DutyCycleSet(&g_timer_gpt6_ctrl, duty_cycle_counts, GPT_IO_PIN_
,→GTIOCB);
}

27.7.2.5

hal_entry入口函数

列表8：hal_entry入口函数

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/* 用户头文件包含*/
#include"led/bsp_led.h"
#include"debug_uart/bsp_debug_uart.h"
#include"gpt/bsp_gpt_pwm_output.h"




voidhal_entry(void)
{
 /*TODO:add your own code here *//* TODO： 在这里添加你自己的代码 */
 LED_Init();// LED 初始化
 Debug_UART4_Init();// SCI4 UART 调试串口初始化
 GPT_PWM_Init();// GPT 初始化
 
 printf("这是一个GPT 的PWM 输出功能实验
");
 printf("使用示波器测量P600 输出的PWM 波形
");
 
 // LED1 闪烁指示程序正在运行...
 while(1)
  {
    LED1_ON;
   R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    LED1_OFF;
   R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
  }
#ifBSP_TZ_SECURE_BUILD
 /* Enter non-secure code */
 R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

27.7.3

下载验证

以野火启明6M5开发板为例，编译并下载程序后，复位开发板使程序重新运行，然后使用示波器测量P600引脚输出的PWM波形。实现现象如下。

频率20KHz，占空比为50%的PWM波形：

频率20KHz，占空比为80%的PWM波形：

小技巧

人眼对于每11毫秒闪烁一次（约83赫兹）基本感觉不到闪烁，每13毫秒闪烁一次（约66赫兹）感觉到轻微频闪。那么我们平时见到的LED灯，当它的频率大于50Hz的时候，人眼就会产生视觉暂留效果，基本就看不到闪烁了，而是一个常亮的LED灯。因此，我们可以通过PWM让LED高频闪烁，并控制PWM占空比实现LED的亮度变化，通过这个原理可以实现呼吸灯的效果，感兴趣的读者可自行尝试去实现它。