如何配置HPM6280高级定时器PWM输出？

Question

**如何配置HPM6280高级定时器实现PWM输出？** 在使用HPM6280高性能MCU时，常需配置其高级定时器（如TIMERA或TIMERB）生成PWM信号以驱动电机、LED或电源转换器。开发者常遇到如下问题：如何正确设置定时器时钟源、计数模式、周期与占空比寄存器，以及PWM输出引脚映射和极性控制？此外，在互补PWM输出中，死区时间配置不当可能导致上下桥臂直通，影响系统稳定性。因此，理解定时器模块的寄存器结构、掌握Clock Configurator工具进行分频计算，并熟悉GPIO复用功能配置是关键。本文将围绕这些问题，提供清晰的配置步骤与代码示例。

Answer 1

如何配置HPM6280高级定时器实现PWM输出？

在嵌入式系统开发中，HPM6280作为高性能MCU广泛应用于电机控制、LED调光、电源转换等场景。其高级定时器（如TIMERA或TIMERB）支持多种PWM模式，包括互补PWM输出与死区时间控制功能。本文将深入讲解如何正确配置HPM6280的高级定时器以生成稳定、高效的PWM信号。

1. 系统时钟与定时器时钟源配置

首先需确认定时器的时钟源来源，并通过Clock Configurator工具进行分频设置，确保定时器计数频率符合预期。

• HPM6280的定时器通常可选择来自内部高速时钟（HCLK）、外部晶振或其他PLL输出
• 使用Clock Configurator工具计算合适的预分频系数（Prescaler）和自动重载值（ARR），以得到所需的PWM频率

// 示例：设置TIMERA的时钟源为HCLK/2
void configure_timer_clock_source(void) {
    HPM_CLOCK->CLOCK_GATE |= HPM_CLOCK_GATE_TIMER_A_MASK; // 使能TIMERA时钟门控
    TIMERA->GCR = TIMER_GCR_CLKSRC_SEL(HCLK_DIV_2);      // 设置时钟源为HCLK除以2
}

2. 定时器工作模式与计数方式设置

HPM6280高级定时器支持多种计数模式，包括向上计数、向下计数和中央对齐模式。根据应用场景选择合适模式。

计数模式	描述	适用场景
Up Counting	从0递增到ARR后触发更新事件	简单PWM输出
Down Counting	从ARR递减到0后触发更新事件	特定同步需求
Center-aligned	先向上再向下计数	电机控制、低谐波失真

// 配置TIMERA为向上计数模式
void configure_counter_mode(void) {
    TIMERA->CTRL = TIMER_CTRL_DIR_UP;  // 设置为向上计数
}

3. PWM周期与占空比配置

PWM的周期由自动重载寄存器（ARR）决定，占空比则由比较寄存器（CMPx）控制。

graph TD A[设定PWM频率] --> B[计算ARR值] B --> C[设定占空比] C --> D[设置CMPx寄存器] D --> E[PWM输出配置完成]

// 设置PWM周期为20ms，占空比50%
void configure_pwm_parameters(void) {
    uint32_t timer_freq = get_timer_frequency(); // 获取当前定时器输入频率
    uint32_t pwm_freq = 50;                      // 20ms周期
    uint32_t arr_value = timer_freq / pwm_freq - 1;
    uint32_t cmp_value = arr_value * 0.5;

    TIMERA->ARR = arr_value;
    TIMERA->CMP0 = cmp_value;
}

4. PWM输出引脚映射与极性控制

需要将定时器通道对应的GPIO配置为复用功能，并设置输出极性（高有效或低有效）。

// 配置PWM输出引脚为复用功能
void configure_gpio_for_pwm(void) {
    HPM_GPIOA->FUNC_CTL[12] = GPIO_FUNC_CTL_PWM_A_CH0; // 将PA12设为TIMERA CH0输出
    HPM_GPIOA->PAD_DIR |= (1 << 12);                   // 设置为输出方向
}

// 设置PWM输出极性为高有效
void set_pwm_polarity_high(void) {
    TIMERA->CTRL |= TIMER_CTRL_POLARITY_ACTIVE_HIGH;
}

5. 死区时间配置（适用于互补PWM输出）

在驱动H桥或三相逆变器时，互补PWM输出必须配置死区时间以防止上下桥臂直通。

// 配置互补PWM的死区时间为100ns
void configure_dead_time(void) {
    uint32_t dead_time_count = calculate_dead_time(100e-9); // 根据定时器频率换算
    TIMERA->BDTR = TIMER_BDTR_DT(dead_time_count);
}

死区时间应根据功率器件的开关特性合理设置，避免因过短导致直通，或过长影响控制精度。