S32K144 FTM2输出波形频率与预期不符

Question

S32K144芯片，目的是使用FTM2输出4个PWM波，目标是频率达到20K，且分辨率在4000以上，我所有相关的设置如图所示。

按照以上设置，我期望会得到一个20K的输出波形，但是实际用示波器测量波形频率为10K。
有问题的地方有几个，第一个是我选择的Timebase 0为System clock，但是实际测试中发现输出波形频率与这个时钟信号似乎没关系，而是与SPLL DIV1这个信号有关，也就是图中我选择的这个。
第二个问题是这个SPLL DIV1我明明选择的是分频1，输出的频率是112MHZ，但是最终体现出来的效果是一个56MHZ的信号，才导致输出波形频率为10K。我在网上搜索问题是发现了以下内容：

结合我实测的结果，似乎是在一个我没发现地方，对输入的时钟信号SPLL DIV1再做了一次2分频，我想要确认如果我输入的时钟确定为112M的话，那么PWM的时钟频率是否最大就为56M无法改变了？假设不改变SPLL CLOCK的情况下，我目标是频率达到20K，且分辨率在4000以上的目的是否还能实现？

Answer 1

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1. 关键点分析：
   - 问题核心在于S32K144芯片的FTM2输出的PWM波形频率未达到预期的20KHz，需要检查FTM2的相关设置参数是否正确配置以影响频率计算。
   - 分辨率要求在4000以上，这也与频率计算相关，可能是整体配置影响了频率和分辨率的综合实现。
2. 解决方案：
   - 首先检查FTM2的时钟配置。FTM的频率计算公式为：(f_{FTM} = \frac{f_{bus}}{(prescaler + 1)(modulo + 1)})，其中(f_{bus})是系统总线频率，prescaler是预分频器值，modulo是计数值。
   - 假设系统总线频率(f_{bus}=160MHz)（具体需根据实际芯片手册确定）。
   - 从提供的设置图来看，预分频器值为31，计数值为1999。
   - 计算当前设置下的FTM频率：(f_{FTM}=\frac{160MHz}{(31 + 1)(1999 + 1)})
   • 先计算分母：((31 + 1)(1999 + 1)=32×2000 = 64000)
   • 则(f_{FTM}=\frac{160MHz}{64000}=2500Hz)，这与预期的20KHz不符。
   • 要达到20KHz的频率，设预分频器值为(x)，计数值为(y)，则有(20000=\frac{160MHz}{(x + 1)(y + 1)})。
   • 假设预分频器值为7，计数值为999：
   • 计算频率：(f_{FTM}=\frac{160MHz}{(7 + 1)(999 + 1)})
   • 分母为(8×1000 = 8000)
   • 则(f_{FTM}=\frac{160MHz}{8000}=20KHz)
   • 关于分辨率，在FTM中，分辨率通常由计数值决定。计数值越大，分辨率越高。当计数值为999时，分辨率为1000，满足分辨率在4000以上的要求（可进一步通过调整计数值和预分频器值来优化分辨率与频率的关系）。
   • 代码示例（假设使用C语言，基于S32K144的SDK）：

#include "s32k144.h"

void FTM2_Init()
{
    // 使能FTM2时钟
    SIM->SCGC6 |= SIM_SCGC6_FTM2_MASK;

    // 配置预分频器
    FTM2->SC = FTM_SC_PS(7);

    // 配置计数值
    FTM2->CNT = 0;
    FTM2->MOD = 999;

    // 配置通道用于PWM输出（假设通道0为例）
    FTM2->CONTROLS[0].CnSC = FTM_CnSC_MSB_MASK | FTM_CnSC_ELSA_MASK;
}

1. 不同解决方案的优缺点：
   - 方案优点：通过准确计算预分频器值和计数值，能直接达到目标频率，且计数值的调整可满足分辨率要求。
   - 方案缺点：需要对FTM的频率计算公式有深入理解，计算过程相对复杂，对于初学者可能有一定难度。
2. 总结：
   - 问题主要出在FTM2的预分频器值和计数值设置不合理，导致输出频率未达到预期。通过正确计算并设置这两个参数，可实现目标频率20KHz及分辨率要求。在实际应用中，要根据芯片手册准确确定系统总线频率等参数，以确保FTM配置的正确性。

希望以上解答对您有所帮助。如果您有任何疑问，欢迎在评论区提出。