应用笔记（三）| 运用DMA 功能实现高级定时器和ADC 的同步触发采样

前言

 

在做 BLDC 电机控制时，需要 ADC 的采样时刻和定时器产生的 PWM 波形相配合，才能获取准确的采样值， 本文介绍了 CW32F030 系列芯片通过运用 DMA 功能实现高级定时器和 ADC 的同步触发采样的功能。

 

▇ PWM 输出实现

 

1.1 输出端口的配置

根据 GPIO 复用功能分配表（完整表格请参阅 CW32F030 用户手册中表 9-2 GPIO 复用功能分配表），选取期 望输出互补 PWM 波形的引脚，如本例中 PA8、PA9、PA10、PB13、PB14、PB15，如下表所示：

▼ GPIO 复用功能分配表

PA8 和 PB13 组成一对互补输出通道 CH1，PA9 和 PB14 组成一对互补输出通道 CH2，PA10 和 PB15 组成一 对互补输出 CH3。

步骤如下：

 1. 将相关的 GPIO 设置为输出；

 2. 将 GPIO 配置为 ATIM 的比较输出复用功能。

代码如下：

 

1.2 ATIM 的配置

ATIM 包含一个 16 位的计数器 / 定时器和 7 个比较单元。7 个比较单元中，有六个具有捕获功能，并且这 6 个捕获 / 比较单元可以成对使用，组成互补输出的功能。 

本文以产生一个驱动 BLDC 电机所需的 20kHz 的三路互补输出的 PWM 波形为例，选取 ATIM 的时基信号为 PCLK。 

本例中 PCLK 为 64MHz，并通过 ATIM 的预分频器进行 16 分频后，以 4MHz 频率进行计数。 

为方便设定 ADC 的采样时间，ATIM 采用中央对齐模式计数，设置 ATIM 的自动重载寄存器（ARR）为 100， 则 ATIM 的将先从 0 累加至 99，再从 100 递减至 1，故计数周期为 2 倍的 ARR 寄存器的值，即 PWM 的频率 为 20kHz。 

通过设置 ATIM 的控制寄存器（CR）的 COMP 位为 1，使得 PWM 以互补的方式输出，CH1A 和 CH1B 的脉宽 由通道 1比较 /捕获寄存器 A（CH1CCRA）决定，CH1B的输出脉宽不再由通道 1比较 /捕获寄存器 B（CH1CCRB） 决定，CH1CCRB 仍可用于设定 CH1B 比较匹配的值。CH2A 和 CH2B，CH3A 和 CH3B 与之类似。 

在设置输出 PWM 互补输出时，可以对互补通道加入死区时间，由死区时间寄存器（DTR）控制。 

ATIM 配置输出 3 对互补带死区的 PWM 波形，详细配置代码如下：

 

▼ 产生的 PWM 波形如下：

1.3 ADC 的配置

1.3.1 序列采样 

当需求的采样通道小于等于 4 路时，可以通过 ADC 的序列采样模式实现，并且可以通过 ATIM 的通道 1~3 比 较 / 捕获寄存器 B 中任意一个寄存器设定 ADC 的采样时刻，这些操作都可以由硬件自动完成，减轻了 CPU 的工作量。 

以采样 AIN0~AIN3 这 4 路输入为例，设定采样时刻为 ATIM 计数达到 ARR 时，其参考代码如下：

 

上述方法完全由硬件实现，不需要 CPU 和中断的参与，执行效率非常高，不足的地方是采样通道限制为 4 路。

1.3.2 DMA 扩展采样

如果需要对超过 4 路的模拟量进行采样，则需要结合 DMA 的功能，以实现较少的 CPU 参与。其思路如下： 

1. ADC 配置为单通道单次转换，完成转换后硬件触发 DMA； 

2. DMA 的 CH1 用于将 ADC 的转换结果传输到 RAM 中，本例中将采样 6 个 ADC 通道，因此传输次数 CNT 为 6，源地址固定为 ADC 的 RESULT0 寄存器，目的地址需要递增；

 3. DMA 的 CH2 用于更改 ADC 的采样通道，当 ADC 转换完成后，从 RAM 中取 ADC 的通道配置参数，自 动配置 ADC 的寄存器值，因此源地址为 RAM，地址递增，目的地址为 ADC 的通道控制寄存器；

 4. DMA 的 CH3 用于再次启动 ADC，因为 ADC 配置为单次转换，当转换完成后，ADC 自动停止转换，所 以需要通过 DMA 向 ADC 的转换启动寄存器置位，以再次启动 ADC 转换； 

5. DMA 的 CH1 传输完成后，ADC 的 6 路转换也完成了，并且转换结果也被传输到 RAM，可通过 CH1 的 传输完成中断，将 DMA 的参数重新配置，就实现了多路 ADC 的循环采样； 

6. 通过 ATIM 的比较通道 4，去触发 DMA 的 CH4，向 ADC 的转换启动寄存器置位，启动 ADC。

其参考代码如下： 

• ADC 的配置：

ADC 配置为单次单通道采样，采样完成后可触发 DMA。

• DMA 的配置：

 

• ATIM 需要在之前的配置上增加通道 4 的设置，增加的代码如下：

 

这种方法可以实现多于 4个模拟通道的采样，采样结果自动保存在内存中，并且仅在最后一个通道采样完成后， 进入一次中断服务程序对 DMA 的配置进行复位，所以 CPU 的开销是比较小的，而且可以通过 ATIM 的比较 通道 4 灵活设置采样时机。