SAM4E单片机之旅——5、LED呼吸和PWM

PWM在高频情况下，一个很好的用处就是通过控制占空比来控制输出的功率，比如控制风扇转速、LED灯的亮度等。这次就利用PWM的中断功能，动态改变脉冲的占空比，来实现呼吸灯的效果。

一、实现思路

PWM可以选择让计数器在周期结束产生中断（在周期中央对齐时，可能选择在周期中央也产生中断），并且可以在运行的时候动态地调整占空比、周期、极性等属性。所以可以在中断处理函数中动态地改变占空比以改变LED灯的亮度。
这次也将使用通道0和引脚PA0。

二、PWM设置

这里需要用到较高频率的时钟，所以选择使用主时钟经32分频后的时钟（12.5 kHz）。计数器周期为400，即输出脉冲频率为125000/400 = 312.5 Hz。同时需要使能相应的中断。
PWM的主要配置代码如下：

#define PERIOD_VALUE    400

/* 时钟选择 */
PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CMR = PWM_CMR_CPRE_MCK_DIV_32;
/* 启用中断 */
PWM->PWM_IER1 = PWM_IER1_CHID0;
/* 周期及占空比 */
PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CPRD= PWM_CPRD_CPRD(PERIOD_VALUE);
PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CDTY = PWM_CDTY_CDTY(0);
/* 使能中断 */
NVIC_ClearPendingIRQ(PWM_IRQn);
NVIC_SetPriority(PWM_IRQn, 0);
NVIC_EnableIRQ(PWM_IRQn);

三、PWM中断处理

在每个周期结束后，会产生一个中断。然后在中断处理函数中，改变占空比。需要注意的是，在PWM使能时，需要通过写入PWM占空比修改寄存器（PWM_CDTYUPD）来改变占空比。默认情况下，该修改在下一个周期生效。 
为得到更好的效果，可以在两次呼吸之间设置一断间隔。

注意，需要通过读取PWM_ISR1来拉低产生的中断。中断处理函数在后面的完整代码中贴出。

附 完整代码

#include <sam.h>

#define PERIOD_VALUE	400
#define BREATH_INTERVAL_PERIOD	200    /* 两次呼吸间隔的周期 */

void ConfigPWM(void)
{
	/* PMC 启用
	 * PWM的ID大于31，需要在PMC_PCER1中启用
	 */
	PMC->PMC_PCER1 = 1 << (ID_PWM - 32);

	/* 禁用通道0，以进行配置 */
	PWM->PWM_DIS = PWM_DIS_CHID0;

	/* 配置通道0 */
	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CMR =
			 PWM_CMR_CPRE_MCK_DIV_32	/* 计数器时钟选择为CLKA */
				;						/* 周期左对齐，先输出低电平，不使用死区发生器 */
	/* 启用中断 */
	PWM->PWM_IER1 = PWM_IER1_CHID0;

	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CPRD = PWM_CPRD_CPRD(PERIOD_VALUE);   /* 周期 */
	PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CDTY = PWM_CDTY_CDTY(0);    /* 占空比，准确来说是阀值 */

	/* 使能中断 */
	NVIC_ClearPendingIRQ(PWM_IRQn);
	NVIC_SetPriority(PWM_IRQn, 0);
	NVIC_EnableIRQ(PWM_IRQn);

	/* 使能 PWM */
	PWM->PWM_ENA = PWM_ENA_CHID0;
}

/* PWM 中断处理函数 */
void PWM_Handler(void)
{
	static uint32_t ul_duty = 0;  /* PWM 占空比*/
	static uint8_t fade_in = 1;   /* LED 淡入标志 */
	static uint8_t dark_period = 0;	/* LED 完全暗下来的周期 */

	/* 读取PWM_ISR1，同时可以拉低中断 */
	uint32_t events = PWM->PWM_ISR1;

	/* 先确定是否是指定的中断 */
	if ((events & PWM_ISR1_CHID0) != 0)
	{
		if (dark_period != 0)
		{
			dark_period--;
			return;
		}

		/* 淡入 */
		if (fade_in)
		{
			ul_duty++;
			if (ul_duty == PERIOD_VALUE)
			{
				fade_in = 0;
			}
		}
		else
		{
			/* 淡出 */
			ul_duty--;
			if (ul_duty == 0)
			{
				fade_in = 1;
				/* LED暗下来一定的周期再淡入 */
				dark_period = BREATH_INTERVAL_PERIOD;
			}
		}

		/* 设置新的占空比 */
		PWM->PWM_CH_NUM[0].PWM_CDTYUPD = PWM_CDTY_CDTY(ul_duty);
	}
}

void ConfigPIO(void)
{
	/* 引脚由外设控制 */
	PIOA->PIO_PDR = PIO_PA0;
	/* 选择外设 */
	/* PIOA选择外设A（将影响PA所有引脚） */
	PIOA->PIO_ABCDSR[0] = 0;
	PIOA->PIO_ABCDSR[1] = 0;
}

int main(void)
{
	/* Disable WDT */
	WDT->WDT_MR = WDT_MR_WDDIS;

	ConfigPWM();
	ConfigPIO();

	while (1) {
	}
	return 0;
}