在電機工程中，有時需輸出帶死區(qū)的0%和100%的占空比PWM波形，以達到過調(diào)制效果。本文以RA6T2為例，介紹在使用RA-T系列芯片建立電機工程時，如何使用GPT的互補PWM模式輸出帶死區(qū)的0%和100%的占空比波形，其結(jié)果可推廣應(yīng)用到其他系列芯片和相關(guān)領(lǐng)域。

在系統(tǒng)設(shè)計確定的情況下，母線電壓的值受硬件設(shè)計限定，是確定的、有限的。根據(jù)電壓方程式分析，電機的可運轉(zhuǎn)速度具有理論上限。有時根據(jù)控制需要，可以應(yīng)用過調(diào)制的方法，在限定母線電壓范圍內(nèi)，提高輸出電壓利用率，從而達到提高瞬時過載能力、動態(tài)響應(yīng)速度等控制效果。

RA6T2的GPT模塊，有4種互補PWM模式。主要的區(qū)別是緩沖寄存器的傳送時刻不同：

（1）互補PWM模式1（在波峰傳送）

（2）互補PWM模式2（在波谷傳送）

（3）互補PWM模式3（在波峰和波谷傳送）

（4）互補PWM模式4（立即傳送）

當(dāng)使用RA6T2設(shè)計電機系統(tǒng)時，可使用GPT的互補PWM模式3，輸出帶死區(qū)的0%和100%的占空比PWM波形。

使用互補PWM模式3，默認鎖定三個連續(xù)的通道。根據(jù)芯片默認設(shè)置，可以使用GPT1，2，3作為一組配合輸出，或者選擇GPT4，5，6作為一組配合輸出。

使用時，最低標(biāo)號的通道作為主通道，相鄰兩個高標(biāo)號通道作為從屬通道。每個通道的計數(shù)器GTCNT按照主通道的周期循環(huán)并獨立計數(shù)。對于每個通道，計數(shù)器在計數(shù)過程中，當(dāng)GTCNT與GTCCRA發(fā)生比較匹配時，正向和負向的波形分別從GTIOCn+iA（i=0，1，2）和GTIOCn+iB管腳輸出，并且根據(jù)主通道的GTDVU寄存器的值，輸出死區(qū)時間。GTCCRA寄存器帶緩沖功能，GTCCRC、臨時寄存器A、GTCCRD作為緩沖寄存器使用。詳細講解，請參看數(shù)據(jù)手冊21.3.3.7章節(jié)部分。

（100%和0%輸出的原理性講解和時序圖講解）

一般占空比模式輸出時，發(fā)波邏輯請參看數(shù)據(jù)手冊figure21.52所示：

當(dāng)GPT工作在互補PWM模式3時，GPT32n+i.GTCNT按如上圖方式循環(huán)計數(shù)。從圖中可以注意到，GPT32n.GTCNT和GPT32n+1.GTCNT在計數(shù)時差一個死區(qū)時間的數(shù)值。這樣在與GTCCRA發(fā)生匹配時，GTIOCnA和GTIOCnB將輸出帶死區(qū)的PWM波形。當(dāng)緩沖寄存器的值發(fā)生更新后，在互補PWM模式3的機制下，GTCCRA將在波峰和波谷更新。

當(dāng)需要輸出帶死區(qū)的100%占空比波形時，請參看數(shù)據(jù)手冊figure21.61：

當(dāng)GTCCRA的值設(shè)定大于等于周期值加死區(qū)時間計數(shù)值時，匹配無法發(fā)生，則因匹配對應(yīng)的端口翻轉(zhuǎn)動作就不會發(fā)生。GPT32n+i.GTCNT仍然按設(shè)定繼續(xù)計數(shù)。在這種情況下，GPT將一直輸出100%占空比波形。

當(dāng)需要輸出帶死區(qū)的0%占空比波形時，請參看數(shù)據(jù)手冊figure21.67：

GTCCRA的值設(shè)定為0時，匹配無法發(fā)生，則匹配對應(yīng)的端口動作也不會發(fā)生。GPT32n+i.GTCNT仍然按設(shè)定繼續(xù)計數(shù)。在這種情況下，GPT將一直輸出0%占空比波形。

樣例設(shè)計：

使用GPT4，5，6通道作為PWM輸出通道，并設(shè)置工作模式為為互補PWM模式3，設(shè)定PWM波周期為125us，占空比按如下形式交替變化，并循環(huán)往復(fù)輸出：

1）50%占空比

2）100%占空比

3）50%占空比

4）0%占空比

在FSP中的配置如下圖所示，將GPT4通道波峰、波谷中斷使能。

GPT初始化相關(guān)的關(guān)鍵工程代碼如下：

左右滑動查看完整內(nèi)容

R_GPT4->GTCR_b.MD = 0x0E;
R_GPT5->GTCR_b.MD = 0x0E;
R_GPT6->GTCR_b.MD = 0x0E;//設(shè)置使用互補PWM模式3


R_GPT4->GTPR = 0x1D4C;//;
R_GPT5->GTPR = 0x1D4C;//;
R_GPT6->GTPR = 0x1D4C;//;


R_GPT4->GTPBR = 0x1D4C;//;
R_GPT5->GTPBR = 0x1D4C;//;
R_GPT6->GTPBR = 0x1D4C;//;
R_GPT4->GTPDBR = 0x1D4C;//;
R_GPT5->GTPDBR = 0x1D4C;//;
R_GPT6->GTPDBR = 0x1D4C;//設(shè)置周期125us;


R_GPT4->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
R_GPT5->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
R_GPT6->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
R_GPT4->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;
R_GPT5->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;
R_GPT6->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;//設(shè)置引腳輸出PWM波形具體形態(tài)


R_GPT4->GTBER2_b.CP3DB = 0;//
R_GPT5->GTBER2_b.CP3DB = 0;//
R_GPT6->GTBER2_b.CP3DB = 0;//使能雙buffer功能


R_GPT4->GTCCR[0] = 0x0EA6;
R_GPT5->GTCCR[0] = 0x0EA6;
R_GPT6->GTCCR[0] = 0x0EA6;




R_GPT4->GTCCR[2] = 0x0EA6;
R_GPT5->GTCCR[2] = 0x0EA6;
R_GPT6->GTCCR[2] = 0x0EA6;


 R_GPT4->GTCCR[4] = 0x0EA6;
 R_GPT5->GTCCR[4] = 0x0EA6;
 R_GPT6->GTCCR[4] = 0x0EA6;//預(yù)設(shè)50%輸出

在中斷callback函數(shù)內(nèi)設(shè)置循環(huán)發(fā)波邏輯，并更新PWM占空比：

左右滑動查看完整內(nèi)容

if(g_user_count<1000) g_user_count++; ?// 循環(huán)控制基準(zhǔn)遞加


 ? ?if(g_user_count<=31)
 ? ?{
 ? ?u2_count_u = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5F)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?u2_count_v = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5F)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?u2_count_w = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5F)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?}//設(shè)置占空比50%


 ? ?else if(g_user_count<=93)
 ? ?{
 ? ?u2_count_u = (uint16_t) ((u2_temp_base * (1.0F))+ (u2_temp_deadt));
 ? ?u2_count_v = (uint16_t) ((u2_temp_base * (1.0F))+ (u2_temp_deadt));
 ? ?u2_count_w = (uint16_t) ((u2_temp_base * (1.0F))+ (u2_temp_deadt));
 ? ?}//設(shè)置占空比0%


 ? ?else if(g_user_count<=124)
 ? ?{
 ? ?u2_count_u = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?u2_count_v = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?u2_count_w = (uint16_t) ((u2_temp_base * (0.5)) + (u2_temp_deadt * 0.5F));
 ? ?}//設(shè)置占空比50%


 ? ? else if(g_user_count<=186)
 ? ? {
 ? ? u2_count_u = (uint16_t) (0);
 ? ? u2_count_v = (uint16_t) (0);
 ? ? u2_count_w = (uint16_t) (0);
 ? ? }//設(shè)置占空比100%


 ? ?else
 ? ?{
 ? ? ? ?g_user_count = 0;
 ? ?}//循環(huán)一周，計數(shù)清0


 ? ?R_GPT4->GTCCR[4] = (uint32_t) u2_count_u;
  R_GPT5->GTCCR[4] = (uint32_t) u2_count_v;
  R_GPT6->GTCCR[4] = (uint32_t) u2_count_w;//設(shè)置占空比寄存器

用示波器采集輸出波形，黃色為GTIOCnA引腳輸出，綠色為GTIOCnB引腳輸出，紫色為PWM波峰、波時刻，采用翻轉(zhuǎn)I/O口的方式同步指示波峰、波谷時刻，上升沿為波峰，下降沿為波谷。運行樣例工程后測試波形如下系列圖所示。

100%到50%的波峰更新細節(jié)

50%到0%的波峰更新細節(jié)

0%到50%的波谷更新細節(jié)

50%到100%的波谷更新細節(jié)

100%到50%的波谷更新細節(jié)

50%到0%的波谷更新細節(jié)

本文介紹在RA-T系列芯片設(shè)計電機項目時，使用GPT輸出帶死區(qū)的0%和100%的占空比PWM波形，并展示了關(guān)鍵FSP設(shè)置步驟和測試程序關(guān)鍵代碼。如需樣例工程，請復(fù)制下方鏈接至瀏覽器，或掃描二維碼查看下載。