SAM4E单片机之旅——4、LED闪烁之PWM

两个LED灯虽然可以闪了，但是总是需要CPU的参与。现在尝试使用一种更为自动化的方法：让脉宽调制（PWM）控制器输出具有一定周期和占空比的方波，以此控制LED灯的亮灭。

一、实现思路

依然使用蓝色和琥珀色的LED灯。开发板上能启用四个PWM通道，每个通道能输出两个互补的方波。我们会启用其中的一个通道，然后让这个通道的两个输出分别控制一个LED灯。但是由于这两个引脚上不存在同一通道的输出，所以需要第三个引脚辅助。
我们将使用PWM的通道0。
1.    PWMH0输出至引脚PA0（外设A）。
2.    PWML0输出至引脚PC0（外设B）。
3.    引脚PD20配置为纯输入引脚。
4.    将PC0和PD20两个引脚短接起来。
这样就可以使这两个LED灯交替闪烁了。

二、PWM设置

1. 在PMC中启用PWM时钟。

   /* PMC 启用 
   * PWM的ID大于31，需要在PMC_PCER1中启用 
   */ 
   PMC->PMC_PCER1 = 1 << (ID_PWM - 32);

2. 禁用PWM通道。
   通道在启用时不能进行完整的控制，先禁用通道。

   /* 禁用通道0，以进行配置 */ 
   PWM->PWM_DIS = PWM_DIS_CHID0;

3. 设置时钟。
   通道选择的时钟直接或间接由主时钟分频得到。由于主时钟频率较高，所以为保证能产生肉眼可见的闪烁，这里会选择尽可能大的分频数。为对PWM的特性有更多的了解，我们将开启它的Clock A。
   通过向PWM时钟控制器的（PWM_CLK）中的PERA字段写入 9，以配置Clock A的输入时钟为MCK / 512；通过向DIVA字段写入125，再将输入时钟进行125分频。配置完成后，CLKA输出的时钟的频率即为MCK / (512 * 125)。初始化时，MCK的频率为4MHz（4000000Hz），所以CLKA输出频率即为62.5 Hz。

   /* clockA */; 
   PWM->PWM_CLK = PWM_CLK_DIVA(125) 
                   | PWM_CLK_PREA(9);

4. 选择通道的模式。
   为简单起见，将使用默认的属性：周期为左对齐，极性为先输出低电平，不使用中断以及死区发生器。同时，在这里为通道选择时钟CLKA。

   /* 配置通道0 */ 
   PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CMR = PWM_CMR_CPRE_CLKA;

5. 配置周期和占空比。
   为观察方便，将输出脉冲方波的周期设置为2秒，占空比50%。因为使用的时钟频率为62.5Hz，所以需要将计数器的周期设置为62.5 * 2 = 125。将比较器阀值设置为63，使占空比大约为50%。

   PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CPRD = PWM_CPRD_CPRD(125);   /* 周期 */ 
   PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CDTY = PWM_CDTY_CDTY(63);    /* 占空比，准确来说是阀值 */

6. 使能PWM通道。

   /* 使能 PWM */    
   PWM->PWM_ENA = PWM_ENA_CHID0;

三、PIO设置

在实现思路中已经说明了PIO引脚的配置，而且不是太为复杂，且后面将会给出完整代码，这里就不单独解释了。

附 完整代码

#include <sam.h>

void ConfigPWM(void) 
{
	/* PMC 启用
	 * PWM的ID大于31，需要在PMC_PCER1中启用
	 */
	PMC->PMC_PCER1 = 1 << (ID_PWM - 32);

	/* 禁用通道0，以进行配置 */
	PWM->PWM_DIS = PWM_DIS_CHID0;
	
	/* clockA */;
	PWM->PWM_CLK = PWM_CLK_DIVA(125)
				| PWM_CLK_PREA(9);
	/* 配置通道0 */
	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CMR = PWM_CMR_CPRE_CLKA	/* 计数器时钟选择为CLKA */
				;									/* 周期左对齐，先输出低电平，不使用中断及死区发生器 */

	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CPRD = PWM_CPRD_CPRD(125);   /* 周期 */
	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CDTY = PWM_CDTY_CDTY(63);    /* 占空比，准确来说是阀值 */
	
	/* 使能 PWM */	
	PWM->PWM_ENA = PWM_ENA_CHID0;
}

void ConfigPIO(void) 
{
	/* 引脚由外设控制 */
	PIOA->PIO_PDR = PIO_PA0;
	PIOC->PIO_PDR = PIO_PC0;
	/* 选择外设 */
	/* PIOA选择外设A（将影响PA所有引脚） */
	PIOA->PIO_ABCDSR[0] = 0;
	PIOA->PIO_ABCDSR[1] = 0;
	/* PC0选择外设B */
	PIOC->PIO_ABCDSR[0] = PIO_ABCDSR_P0;
	PIOC->PIO_ABCDSR[1] = 0;
	
	/* 配置PD20为输入 */
	PIOD->PIO_PER = PIO_PD20;
	PIOD->PIO_ODR = PIO_PD20;
}

int main(void)
{
	/* Disable WDT */
	WDT->WDT_MR = WDT_MR_WDDIS;
	
	ConfigPWM();
	ConfigPIO();

	while (1) {
	}
	return 0;
}