如何使用RX系列的GPTW生成两路可调频率的任意相位差的pwm波

 

在实际的应用中会用到需要输出一定相位差的PWM波，而且在运行过程中还需要调整PWM的频率，下面介绍使用瑞萨RX系列MCU内部的GPTW实现这种功能的方法，我们以RX66T为例。

 

RX66T概览

RX66T系列微控制器是首批搭载RXv3第三代RX CPU内核的产品，是电机控制应用的最佳选择。RX66T系列可通过最大160 MHz工作频率的CPU内核和电机控制外设，能同时控制多达四台电机。内置的安全和安全功能还为变频控制应用提供了新的附加价值。

 

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• RXv3 Core 160MHz operation (5.8 CoreMark/MHz), single-precision FPU

• 2.7V to 5.5V操作

• 工作温度-40 °C ~ 105 °C

• 程序闪存高达1MB，高达128KB的SRAM

• 增强型模拟：

12位A/D转换器x3个单元，12位D/A转换器x2个通道

6通道比较器

6通道伪差分PGA

• 160MHz PWM：

4通道：用于3相互补开关，2个通道：用于5相互补开关，10个通道:用于单相互补开关

4通道高分辨率PWM可实现最小195ps的时序调整

• 可信安全IP精简版（AES/TRNG）

 

首先先看一下GPTW的PWM输出模式，如下面表格所示，可以看到在GPTW的GTCR寄存器的MD位可以设置PWM输出时的模式，主要的工作模式分为两大类，一类是锯齿波的工作模式另外一类是三角波的工作模式。

 

锯齿波模式

如下图为锯齿波的模式，在这种模式下，GTCNT寄存器的值会单向增加，达到设定周期值时，GTCNT的值清零。PWM的产生由各个比较计数器和GTCNT比较相等后翻转产生，比如下图中的GTCCRC、GTCCRD、GTCCRE和GTCCRF。

 

三角波模式

如下图为三角波的模式，在这种模式下，GTCNT的值会增加达到定时周期值时，变为减计数，直到0。这种工作模式下，每一个周期内GTCNT的值会和同一个比较寄存器的值进行两次比较反转，所以会出现左右对称的PWM波，如果想实现两个上升沿或者下降沿相差固定度数的PWM比较困难，同时调整周期和相位也比较麻烦。

 

根据分析，我们选择GPTW工作在三角波模式，而sawtooth-wave one-shot pulse mode是最合适的（这几种工作模式的区别请参考RX66T的用户手册）。

 

假设我们的需求是：生成两路周期相等的PWM波，而且能够要求周期可以动态调整，同时需要两路PWM的上升沿具有一定的相位差，并且相位差在运行过程中可以动态调整。

 

下面就介绍一下如何使用GPTW实现这个功能，首先需要使用三路GPTW定时器，定时器的设置如下：

1）GPTW1设置为锯齿波模式，作为GPTW2和GPTW3的周期清零信号定时器，它用来控制两个PWM输出的周期。

2）GPTW2设置为sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死区时间（死区时间仅在GPTW需要输出一对互补PWM时才需要，在这个例子里不用考虑）由GPTW2的比较寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）来决定，这个定时器的周期设置值远大于GPTW1的周期值，同时设置GPTW2可以被外部清零启动信号触发，触发信号为GPTW1的周期溢出信号。

3）GPTW3设置为sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死区时间（死区时间仅在GPTW需要输出一对互补PWM时才需要，在这个例子里不用考虑）由GPTW3的比较寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）来决定，这个定时器的周期设置值远大于GPTW1的周期值，同时设置GPTW3可以被外部清零启动信号触发，触发信号为GPTW1的比较相等信号。

 

GPTW的工作过程如上图所示

在标签1处，GPTW2会被GPTW1的溢出信号清零启动，所以两个标签1之间的时间就为GPTW2周期时间。在标签2处，GPTW3会被GPTW1的比较相等信号清零启动，所以上图两个标签2之间的时间就是GPTW2的周期时间。当GPTW1的周期和GTCCRA的值不变时，GPTW2和GPTW3的周期是一致的，都为GPTW1的周期值，而GTCCRA的值决定了两个PWM的相位差。

 

所以在调整GPTW2和GPTW3的周期时只用调整GPTW1的GPTR寄存器即可。调整相位差时，调整GPTW1的GTCCRA寄存器即可。而GPTW2和GPTW3自身的占空比可以通过调整自己比较寄存器来实现。

通过这种方式就很容易输出满足要求的PWM波。

 

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原文标题：如何使用RX系列的GPTW生成两路可调频率的任意相位差的pwm波

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