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Kinetis FTM模块详解，很深入.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.64M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    作者：潘峰
    北京联合大学实训基地
    微博：ht
    QQ:66797490
    博客：http://www.eefocus.com/panpan_0315/blog/
    1.5FTM模块
    1.5.1 FTM模块简介
    1.5.2 FTM的寄存器
    1.5.3 FTM功能详解
    作者：潘峰 北京联合大学实训基地 微博：http://weibo.com/u/1262858854 QQ:66797490 博客： http://www.eefocus.com/panpan_0315/ blog/ 1.5FTM 模块 1.5.1 FTM 模块简介 FTM 模块是一个多功能定时器模块，主要功能有，PWM 输出、输入捕捉、输出比较、 定时中断、脉冲加减计数、脉冲周期脉宽测量。在 K10 中，共有 FTM0，FTM1，FTM2 三个 独立的 FTM 模块。其中 FTM0 有 8 个通道，可用于电机或舵机的 PWM 输出，但不具备正交 解码功能，也就是对旋转编码器输入的正反向计数功能。而 FTM1 和 FTM2 则具备正交解码 功能，但是 FTM1 和 FTM2 各只有两个通道。FTM 模块的时间基准来自一个 16 位的计数器， 该计数器的值可读取，即可作为无符号数对待，也可作为有符号数的补码对待。 1. FTM 模块特性  时钟源可选择，FTM 的时钟源可以来自系统时钟或外部时钟。可对时钟分频，分频 比为 1,2,4,8,16,32,64,128。  FTM 的一个 16 位计数器，该计数器可设置为自由运行或由用户设置起始和结束值， 可递增计数也可递减计数。  FTM 的每个通道都可以设置为输入捕捉、输出比较或边沿对其的 PWM 输出。  在输入捕捉模式下，可捕捉上升沿、下降沿或两个边沿都捕捉，有些通道可选择输 入滤波器。  在输出比较模式下，在比较成功时可选择输出信号置位、清零或翻转。
     所有的通道都可以设置为中心对齐的 PWM 输出模式。  每对通道都可以级联以产生 PWM 信号。  FTM 的通道可成对工作在相同输出或互补输出，也可各通道独立输出。  当通道成对互补输出时可使用死区插入。  可产生触发信号。  软件控制 PWM 输出。  最多 4 个全局错误控制使用的错误输入。  每个通道的极性可设置。  每个通道都可产生中断。  错误条件发生时也可产生中断。  同步载入或写入带缓冲的 FTM 寄存器。  关键寄存器有写保护功能。  和 HS08 系里的 TPM 兼容。  对于维持在低电平或高电平的信号也可进行输入捕捉的测试。  双边沿捕捉可用于脉冲或周期信号宽度测量。 FTM 模块框图 2.
    由图可见，FTM 模块的核心是一个 16 位计数器，该计数器的时钟源可以选择，如果我 们选择由 FTM 来实现 PWM，输入捕捉，或者输出比较，定时中断，脉宽测量等功能，则一 般选择 system clock。这个时钟实际上就是我们前面提到的 MCG 模块输出的 MCGOUTCLK， 再由 SIM 模块分配后得到的 Bus Clock。如果我们选择由 FTM 实现对外部脉冲的计数，也可 选择外部时钟，如果是外部编码器输入的 AB 相脉冲，用于电机正反转测速，则可以使用 PHA 和 PHB 输入，由计数器自动加减计数。
    16 位计数器 FTM Counter 每个 FTM 模块一个，该 FTM 模块的所有通道共用这一个计数 器。计数器的初始值（CNTIN）和结束值（MOD）可以设置。计数器的计数方式有三种，一 种是递增计数，计数器从初始值开始累加，直到结束值，在下一个时钟周期，又回到初始值， 循环往复。第二种是先加后减计数，计数器从初始值开始累加，到结束值后，从下一个时钟 开始递减，一直减到初始值，然后再次开始累加，循环往复运行。第三种是正交解码模式， 即对外部输入的 AB 相脉冲计数，由 FTM 根据 A 相和 B 相的相位自动递增或递减计数。在这 里需要注意，FTM0 不具备第三种计数模式，只有 FTM1 和 FTM2 可以使用正交解码。 1.5.2 FTM 的寄存器 对 FTM 模块的设置和访问时都是通过 FTM 的寄存器来完成，下面我们就开始介绍 FTM 相关的寄存器。注意，FTM 模块有很多寄存器的写入操作并不能立刻更新该寄存器的值，而 是先写到一个缓冲器（Buffer）里，由系统在设置好的载入点（load point），再配合软件或 硬件触发的方式来从缓冲器更新寄存器中的值的，后面我们介绍到这些寄存器的时候会指 出。另外，FTM 的很多寄存器具有写保护功能，需要先把写保护打开才可以写入，这点也在 后面的介绍中提到。 1. 状态和控制寄存器（FTMx_SC） 该寄存器每个 FTM 模块一个，里面包含计数器溢出标志，溢出中断允许设置，计数模 式设置，时钟源选择和分频设置，具体如下。  TOF：定时器溢出标志，当 FTM 模块计数器到达 MOD 寄存器中设置的结束值时，无论 是递增计数还是先加后减计数，在计数值从结束值变化到下一个值时，该位置 1。当读 取该寄存器，且该位置 1 时，写 0 可清除该标志，写 1 则没有效果。  TOIE：定时器溢出中断使能。当 TOF 置 1 时是否触发中断。对外界固定时钟计数配合 TOF 和 TOIE 则可以实现定时中断的功能。 TOIE=0：定时器溢出中断禁止； TOIE=1：定时器溢出中断使能。
     CPWMS：中心对齐 PWM 选择。这一位实际是设置计数器加减计数，所谓 PWM 中心对 齐模式就是指的计数器先加后减。该位平时出于写保护状态，只有在 MODE[WPDIS] = 1 时才可被写入。 CPWMS=0：计数器加法计数； CPWMS=1：计数器先加后减计数。  CLKS：时钟源选择。选择 FTM 计数器的时钟来源。该位平时写保护，只有在 MODE[WPDIS] = 1 时才可写入。 CLKS=00：未选择时钟； CLKS=01：系统时钟（推荐，即 Bus Clock）； CLKS=10：定频时钟； CLKS=11：外部时钟。  PS：预分频设置。设置对 CLK 选中的时钟预分频。该位平时写保护，只有在 MODE[WPDIS] = 1 时才可写入。 预分频比=2^PS，最大 128 分频。 2. 计数器 FTMx_CNT 该寄存器包含 FTM 计数器的值。复位时该寄存器清 0，向该寄存器写入任何值将会使 该寄存器回到初始设定值。CNTIN 中保存的是初始设定值。 BDM 模式下，FTM 计数器被冻结。 3. 模数寄存器 FTMx_MOD 该寄存器保存 FTM 计数器的模数，即计数器计数终止值，当计数器到达对应的模数值 时，TOF 将在下一个时钟到来时置 1。此时计数器的值取决于选择的计数器计数方案，默认 回到初始值。 写该寄存器的值会先锁存到一个缓冲器里，不会立刻更新，而是和寄存器更新设置有关。 4. 通道 n 状态及控制寄存器（FTMx_CnSC） 这是一个非常重要的寄存器，每个通道都有一个 CnSC 寄存器。该寄存器中包含通道中 断标志位、中断使能控制位、通道设置以及引脚功能设置。  CHF:通道标志，当对应通道设定事件发生时该位由硬件置 1。所谓通道设定事件有两种， 一种是输入捕捉模式下，捕捉到设定的边沿时；另一种是输出比较模式下，FTM 计数值
    变化到和通道 n 的设定值相等时。当通道的 CHF 置 1 时，读取 CnSC 寄存器并对 CHF 位 写 0 可清除该位，写 1 无效。如果该位置 1，在对 CSC 寄存器进行读写操作时，新的事 件发生，则 CHF 位仍保持未清除的状态。在这种情况下，新发生的事件的中断请求不 会丢失。 CHF=0：通道事件未发生； CHF=1：发生通道事件。  CHIE：通道中断使能。该位用于设置 CHF 置位时是否发出中断请求。 CHIE=0：通道中断禁止； CHIE=1：通道中断使能。  MSB、MSA：通道模式选择，只有在 MODE[WPDIS] = 1 的情况下才可写入。 当 DECAPEN=0，也就是不用双边沿捕捉，双边沿捕捉一般用于捕捉外部脉冲用于测量脉冲 的周期和脉宽时用。 MSB:MSA=00：输入捕捉； MSB:MSA=01：输出比较； MSB:MSA=1x：边沿对齐 PWM。 当 DECAPEN=1， 即使用双边沿捕捉时。 MSB:MSA=X0：单次捕捉模式； MSB:MSA=X1：连续捕捉模式。  ELSB、ELSA：边沿或电平选择。参看下表： 模式、边沿和电平选择，在下表中，有些设置位还没有提到，这里提前介绍一下。 DECAPEN 用于设置双边沿捕捉，主要用于测外部脉冲的周期和脉宽时用到； COMBINE 用于设置联合模式，用于两路联合输出 PWM，可用于非对称 PWM 波形输出， 或者两通道互补输出，使用联合方式输出 PWM 的方式在有些桥式电机驱动的电路中，可以 很方便的实现电机正反转切换，也可以用软件实现死区插入，如果不用联合模式，该位置 0 即可； CPWMS 在 FTMx_SC 寄存器中已经介绍，具体参看前面的介绍。有关 MSnB:MSnA 和 ELSnB：ELSnA 在不同用途的设置，参考下表。 DECAPEN COMBINECPWMS MSnB:MSnA ELSnB：ELSnA MODE 设置 X 0 1 X 0 1 0 X 0 1 0 0 XX 0 1 1X XX XX X0 0 1 10 11 1 10 11 10 X1 10 X1 10 X1 无 没有引脚被 FTM 使用 输入捕捉 只捕捉上升沿 只捕捉下降沿 捕捉上升沿或下降沿 输出比较 比较成功输出翻转 比较成功输出低电平 比较成功输出高电平 边沿对齐 先高后低 PWM 先低后高 中心对齐 高低高 PWM 低高低 联合 PWM n 通道比较成功高，n+1 通道比较成功低 n 通道比较成功低，n+1 通道比较成功高 查看下表 双边沿捕 单次捕捉
    X1 捉模式 连续捕捉 ELSnB 0 0 1 1 ELSnA 0 1 0 1 通道端口使能 检测边沿 禁止 使能 使能 使能 不检测 上升沿 下降沿 上升沿和下降沿  DMA：DMA 使能，使能该通道的 DMA 传输 DMA=0：DMA 禁止； DMA=1：DMA 使能。 5. 通道 n 计数值寄存器（(FTMx_CnV） 每个通道都有一个 CnV 寄存器，在输入捕捉模式下，当捕捉到设置的边沿时，此时 FTM 计数器的值自动保存到 CnV 寄存器中，该值可用于反映捕捉事件发生的时刻。在输出模式 下 CnV 寄存器保存输出匹配值，该值用于和 FTM 计数器的值进行比较，当相等时，则比较 成功。 在输入捕捉、捕捉测试和双边沿捕捉模式下，任何对该寄存器的写入操作都无效。在输 出模式下，写入该寄存器的值会先锁存到缓冲器内，何时更新和寄存器更新设置有关。 6. 计数器初始值寄存器（FTMx_CNTIN） 该寄存器保存 FTM 计数器的初始值。写入该寄存器的值会预先锁存在缓冲器内。在选 择时钟前，先设置该寄存器以初始化 FTM 计数器，否则，计数器会默认从 0 开始计数。 7. 捕捉和比较状态寄存器（FTMx_STATUS） 该寄存器中包含了每个通道的 FTMx_CSC 寄存器中的 CHnF 位的拷贝以方便编程。这样 一次就可以读出一个 FTM 模块的所有通道的标志位，读取后，写 0 清除。 8. 特性模式选择寄存器（FTMx_MODE） 该寄存器主要设置错误中断、错误控制、捕捉测试模式、PWM 同步、写保护、通道输 出初始化、FTM 增强特性使能。这些控制和所有通道都有关。
     FAULTIE：错误中断使能，当错误控制使能时，在检测到错误时是否触发中断。 FAULTIE=0：错误控制中断禁止； FAULTIE=1：错误控制中断使能。  FAULTM：定义错误控制模式，该寄存器写保护，只有当 MODE[WPDIS] = 1 时可写入。 FAULTM=00：所有通道错误控制功能禁止； FAULTM=01：偶数通道错误控制使能，且手动清除错误； FAULTM=10：所有通道错误控制使能，且手动清除错误； FAULTM=11：所有通道错误控制使能，且自动清除错误。  CAPTEST：捕捉测试使能，该位写保护，只有当 MODE[WPDIS] = 1 时可写入。 CAPTEST=0：输入捕捉测试禁止； CAPTEST=0：输入捕捉测试禁止。  PWMSYNC：PWM 同步模式，所谓 PWM 同步实际上就是如何将某些寄存器的值从 Buffer 中更新的一种机制。 选择 MOD，CnV， OUTMASK，和 FTM counter 几个寄存器同步时使用的触发器，可选 择软件触发或硬件触发。触发就是允许计数器在到达下一个载入点时更新这些寄存器的 值的信号。软件触发通过编程实现，硬件触发通过外部脉冲实现。 PWMSYNC=0：MOD，CnV， OUTMASK，和 FTM counter 几个寄存器的同步可以选择软 件触发或硬件触发，没有限制。 PWMSYNC=1：MOD，CnV 的同步只可以选择软件触发，OUTMASK，和 FTM counter 的 同步只可以选择硬件触发。  WPDIS：写保护禁止，该位和 WPEN（写保护使能）相反，当 WPEN 写 1 时，WPDIS 被 清 0 WPDIS=0：写保护使能，被写保护的位不可被写入； WPDIS=1：写保护禁止，被写保护的位可写入。  INIT：通道输出初始化，当对 INIT 写 1 时，通道的输出初始化，根据每个通道的 OUTINIT 寄存器而定。对该位写 0 无效，任何时候读取该位都为 0。  FTMEN：FTM 使能，该位写保护，只有当 MODE[WPDIS] = 1 时可写入。 FTMEN=0：只有和 S08 的 TPM 兼容的寄存器可以使用，这时一般的输入捕捉和输出比 较，各通道独立输出 PWM 都可以使用，且不需要选择 PWM 同步方式； FTMEN=1：所有寄存器都可以使用。如果使用通道联合输出 PWM，双边沿捕捉，AB 相 计数等增强的功能，则需要设置 FTMEN=1，这时也必须规划好使用的到的一些寄存器 的更新方式，即 PWM 同步方式和软硬件触发同步的方式。 9. 同步寄存器（FTMx_SYNC） 该寄存器用于设置 PWM 同步。一个同步事件能够执行 MOD， CV，和 OUTMASK 寄存 器的同步，即使用缓冲器中的值更新这几个寄存器，这时 FTM 计数器也可以重新初始化。 当 FTMEN=1 时，该寄存器必须合理设置。
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