2023-05-04 03:45:15 -04:00
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电机控制脉宽调制器 (MCPWM)
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:link_to_translation:`en:[English]`
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MCPWM 外设是一个多功能 PWM 生成器，集成多个子模块，在电力电子应用（如电机控制、数字电源等）中至关重要。MCPWM 外设通常适用于以下场景：
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- 数字电机控制，如有刷/无刷直流电机、RC 伺服电机
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- 基于开关模式的数字电源转换
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- 功率数模转换器 (Power DAC)，其中占空比等于 DAC 的模拟值
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- 计算外部脉宽，并将其转换为其他模拟值，如速度、距离
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- 为磁场定向控制 (FOC) 生成空间矢量调制 (SVPWM) 信号
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外设的主要子模块如下图所示：
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.. blockdiag:: /../_static/diagrams/mcpwm/mcpwm_overview.diag
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:caption: MCPWM 概述
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:align: center
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- **MCPWM 定时器模块**：最终输出 PWM 信号的时间基准。它也决定了其他子模块的事件时序。
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- **MCPWM 操作器模块**：生成 PWM 波形的关键模块。它由其他子模块组成，如比较器、PWM 生成器、死区生成器和载波调制器。
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- **MCPWM 比较器模块**：输入时间基准值，并不断与配置的阈值进行比较。当定时器计数值等于任何一个阈值时，生成一个比较事件，MCPWM 生成器随即相应更新其电平。
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- **MCPWM 生成器模块**：根据 MCPWM 定时器、MCPWM 比较器等子模块触发的各种事件，生成一对独立或互补的 PWM 波形。
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- **MCPWM 故障检测模块**：通过 GPIO 交换矩阵检测外部的故障情况。检测到故障信号时，MCPWM 操作器将强制所有生成器进入预先定义的状态，从而保护系统。
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- **MCPWM 同步模块**：同步 MCPWM 定时器，以确保由不同的 MCPWM 生成器最终生成的 PWM 信号具有固定的相位差。可以通过 GPIO 交换矩阵和 MCPWM 定时器事件生成同步信号。
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- **死区生成器模块**：在此前生成的 PWM 边沿上插入额外的延迟。
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- **载波模块**：可通过 PWM 波形生成器和死区生成器，将一个高频载波信号调制为 PWM 波形，这是控制功率开关器件的必需功能。
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- **制动控制**：MCPWM 操作器支持配置检测到特定故障时生成器的制动控制方式。根据故障的严重程度，可以选择立即关闭或是逐周期调节 PWM 输出。
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- **MCPWM 捕获模块**：独立子模块，不依赖于上述 MCPWM 操作器工作。捕获模块包括一个专用的定时器和几个独立的通道，每个通道都与 GPIO 相连。GPIO 上的脉冲触发捕获定时器以存储时间基准值，随后通过中断进行通知。此模块有助于更加精准地测量脉宽。此外，捕获定时器也可以通过 MCPWM 同步子模块进行同步。
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功能概述
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下文将分节概述 MCPWM 的功能：
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- :ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` - 介绍各类 MCPWM 模块的分配，如定时器、操作器、比较器、生成器等。随后介绍的 IO 设置和控制功能也将围绕这些模块进行。
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- :ref:`mcpwm-timer-operations-and-events` - 介绍 MCPWM 定时器支持的控制功能和事件回调。
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- :ref:`mcpwm-comparator-operations-and-events` - 介绍 MCPWM 比较器支持的控制功能和事件回调。
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- :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events` - 介绍如何针对 MCPWM 定时器和比较器生成的特定事件，设置 MCPWM 生成器的相应执行操作。
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- :ref:`mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-generator-configurations` - 介绍一些经典 PWM 波形的生成器配置。
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- :ref:`mcpwm-dead-time` - 介绍如何设置 MCPWM 生成器的死区时间。
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- :ref:`mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-dead-time-configurations` - 介绍一些经典 PWM 波形的死区配置。
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- :ref:`mcpwm-carrier-modulation` - 介绍如何在最终输出的 PWM 波形上调制高频载波。
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- :ref:`mcpwm-faults-and-brake-actions` - 介绍如何为 MCPWM 操作器配置特定故障事件下的制动操作。
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- :ref:`mcpwm-generator-force-actions` - 介绍如何强制异步控制生成器的输出水平。
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- :ref:`mcpwm-synchronization` - 介绍如何同步 MCPWM 定时器，并确保生成的最终输出 PWM 信号具有固定的相位差。
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- :ref:`mcpwm-capture` - 介绍如何使用 MCPWM 捕获模块测量信号脉宽。
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- :ref:`mcpwm-power-management` - 介绍不同的时钟源对功耗的影响。
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- :ref:`mcpwm-iram-safe` - 介绍如何协调 RMT 中断与禁用缓存。
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- :ref:`mcpwm-thread-safety` - 列出了由驱动程序认证为线程安全的 API。
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- :ref:`mcpwm-kconfig-options` - 列出了针对驱动的数个 Kconfig 支持选项。
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.. _mcpwm-resource-allocation-and-initialization:
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资源配置及初始化
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如上图所示，MCPWM 外设由数个子模块组成。本节将介绍各个子模块的资源配置方式。
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MCPWM 定时器
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_timer` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_timer_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 定时器为对象。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的定时器彼此独立。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::clk_src` 设置定时器的时钟源。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::resolution_hz` 设置定时器的预期分辨率。内部驱动将根据时钟源和分辨率设置合适的分频器。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::count_mode` 设置定时器的计数模式。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::period_ticks` 设置定时器的周期，以 Tick 为单位（通过 :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::resolution_hz` 设置 Tick 分辨率）。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::update_period_on_empty` 设置当定时器计数为零时是否更新周期值。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::update_period_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新周期值。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_timer` 将返回一个指向已分配定时器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲定时器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_timer` 函数将释放已分配的定时器。
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MCPWM 操作器
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_operator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 操作器为对象。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的操作器彼此独立。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_tez` 设置是否在定时器计数为零时更新生成器操作。此处及下文提到的定时器指通过 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 连接到操作器的定时器。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新生成器操作。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新生成器操作。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_tez` 设置当定时器计数为零时是否更新死区时间。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新死区时间。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新死区时间。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_operator` 将返回一个指向已分配操作器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲操作器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_operator` 函数将释放已分配的操作器。
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MCPWM 比较器
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_comparator` 函数，以一个 MCPWM 操作器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_comparator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 比较器为对象。操作器句柄由 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 生成，结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tez` 设置当定时器计数为零时是否更新比较阈值。
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- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新比较阈值。
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- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新比较阈值。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_comparator` 将返回一个指向已分配比较器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 操作器中没有空闲比较器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_comparator` 函数将释放已分配的比较器。
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MCPWM 生成器
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_generator` 函数，以一个 MCPWM 操作器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_generator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 生成器为对象。操作器句柄由 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 生成，结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::gen_gpio_num` 设置生成器使用的 GPIO 编号。
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- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::invert_pwm` 设置是否反相 PWM 信号。
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- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
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2023-07-18 23:27:11 -04:00
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- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::io_od_mode` 设置是否启用漏极开路输出。
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- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::pull_down` 用来设置是否启用内部上下拉电阻。
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2023-05-04 03:45:15 -04:00
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_generator` 将返回一个指向已分配生成器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 操作器中没有空闲生成器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_generator` 函数将释放已分配的生成器。
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MCPWM 故障
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MCPWM 故障分为两种类型：来自 GPIO 的故障信号和软件故障。
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_gpio_fault` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_gpio_fault_config_t` 为参数，分配一个 GPIO 故障为对象。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::group_id` 设置 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的 GPIO 故障彼此独立，也就是说，1 组的操作器无法检测到 0 组的 GPIO 故障。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::gpio_num` 设置故障所使用的 GPIO 编号。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::active_level` 设置故障信号的有效电平。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_gpio_fault` 将返回一个指向已分配故障的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当指定 MCPWM 组中没有空闲 GPIO 故障时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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调用函数 :cpp:func:`mcpwm_soft_fault_activate` 使一个软件故障对象触发故障，无需等待来自 GPIO 的真实故障信号。调用 :cpp:func:`mcpwm_new_soft_fault` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_soft_fault_config_t` 为参数，分配一个软件故障为对象。该结构体暂时保留，供后续使用。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_soft_fault` 将返回一个指向已分配故障的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当内存不足以支持该故障对象时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NO_MEM` 错误。虽然软件故障和 GPIO 故障是不同类型的故障，但返回的故障句柄为同一类型。
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_fault` 函数将释放已分配的故障。此函数同时适用于软件故障和 GPIO 故障。
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MCPWM 同步源
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同步源用于同步 MCPWM 定时器和 MCPWM 捕获定时器，分为三种类型：来自 GPIO 的同步源、软件生成的同步源和 MCPWM 定时器事件生成的同步源。
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_gpio_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t` 为参数，分配一个 GPIO 同步源。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的 GPIO 同步源彼此独立，也就是说，1 组的定时器无法检测到 0 组的 GPIO 同步源。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::gpio_num` 设置同步源使用的 GPIO 编号。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::active_neg` 设置同步信号在下降沿是否有效。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
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- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_gpio_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲 GPIO 时钟源时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_timer_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_timer_sync_src_config_t` 为参数，分配一个定时器事件同步源。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_src_config_t::timer_event` 指定产生同步信号的定时器事件。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_src_config_t::propagate_input_sync` 是否广播输入同步信号（即将输入同步信号传输到其同步输出）。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_timer_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，若是分配的同步源此前已分配给了同一个定时器，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
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也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_new_soft_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_soft_sync_config_t` 为参数，分配一个软件同步源。该结构体暂时保留，供后续使用。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_soft_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当内存不足以支持分配的同步源时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NO_MEM` 错误。需注意，为确保软件同步源能够正常工作，应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_soft_sync_activate`。
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相反，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_sync_src` 函数将释放分配的同步源对象。此函数适用于所有类型的同步源。
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MCPWM 捕获定时器和通道
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MCPWM 组有一个专用定时器，用于捕获特定事件发生时的时间戳。捕获定时器连接了数个独立通道，每个通道都分配了各自的 GPIO。
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_timer` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_capture_timer_config_t` 为参数，分配一个捕获定时器。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::group_id` 设置 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::clk_src` 设置捕获定时器的时钟源。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_capture_timer` 将返回一个指向已分配捕获定时器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲捕获定时器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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接下来，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 函数，以一个捕获定时器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_capture_channel_config_t` 为参数，分配一个捕获通道。结构体定义为：
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::gpio_num` 设置捕获通道使用的 GPIO 编号。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::prescale` 设置输入信号的预分频器。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pos_edge` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::neg_edge` 设置是否在输入信号的上升沿和/或下降沿捕获时间戳。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::invert_cap_signal` 设置是否取反捕获信号。
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
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分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 将返回一个指向已分配捕获通道的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当捕获定时器中没有空闲捕获通道时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_capture_channel` 和 :cpp:func:`mcpwm_del_capture_timer` 将释放已分配的捕获通道和定时器。
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.. _mcpwm-timer-operations-and-events:
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定时器操作和事件
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注册定时器事件回调
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MCPWM 定时器运行时会生成不同的事件。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中定时器回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_callbacks_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_full` 设置定时器计数达到峰值时的回调函数。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_empty` 设置定时器计数为零时的回调函数。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_stop` 设置定时器停止时的回调函数。
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由于上述回调函数是在 ISR 中调用的，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
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函数 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
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此函数会在不启用 MCPWM 定时器的情况下延迟安装其中断服务。因此，需在调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 函数前调用该函数，否则将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。更多信息请参见 `启用和禁用定时器`_。
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启用和禁用定时器
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在对定时器进行 IO 控制前，需要预先调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 函数启用定时器。这个函数将：
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* 将定时器的状态从 **init** 切换到 **enable**。
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* 若中断服务此前已通过 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks` 函数延迟安装，则启用中断服务。
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* 若选择了特定时钟源（例如 PLL_160M 时钟），则获取相应的电源管理锁。更多信息请参见 `电源管理`_。
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_disable` 会将定时器切换回 **init** 状态、禁用中断服务并释放电源管理锁。
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启动和停止定时器
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通过基本的 IO 控制，即可启动和停止定时器。使用不同的 :cpp:type:`mcpwm_timer_start_stop_cmd_t` 命令调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_start_stop` 便可立即启动定时器，或在发生特定事件时停止定时器。此外，还可以通过配置，让定时器仅计数一轮。也就是说，在计数达到峰值或零后，定时器自行停止。
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连接定时器和操作器
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调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 函数，连接分配的 MCPWM 定时器和 MCPWM 操作器。连接后，操作器即可将定时器作为时基，生成所需的 PWM 波形。需注意，MCPWM 定时器和操作器必须位于同一个组中。否则，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_ARG` 错误。
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.. _mcpwm-comparator-operations-and-events:
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比较器操作和事件
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注册比较器事件回调
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MCPWM 比较器可以在定时器计数器等于比较值时发送通知。若有函数需在比较事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_comparator_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中比较器回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_compare_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_comparator_event_callbacks_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_comparator_event_callbacks_t::on_reach` 设置当定时器计数器等于比较值时的比较器回调函数。
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回调函数会提供类型为 :cpp:type:`mcpwm_compare_event_data_t` 的事件特定数据。由于上述回调函数是在 ISR 中调用的，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
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函数 :cpp:func:`mcpwm_comparator_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
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此函数会延迟安装 MCPWM 比较器的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_comparator` 移除。
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设置比较值
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运行 MCPWM 比较器时，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value` 设置比较值。需注意以下几点：
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- 重新设置的比较值可能不会立即生效。比较值的更新时间通过 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tez` 或 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tep` 或 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_sync` 配置。
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- 请确保已经预先调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 将操作器连接至 MCPWM 定时器。否则，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
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- 比较值不应超过定时器的计数峰值。否则，将无法触发比较事件。
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.. _mcpwm-generator-actions-on-events:
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生成器对事件执行的操作
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|
设置生成器对定时器事件执行的操作
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的定时器事件，为生成器设置不同的操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_timer_event_action_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::event` 指定定时器事件，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_t` 查看支持的定时器事件。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
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可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION` 构建定时器事件操作条目。
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需注意，:cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END` 结束。
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也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_timer_event` 逐一设置定时器操作，无需涉及变量参数。
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|
设置生成器对比较器事件执行的操作
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的比较器事件，为生成器设置不同的操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_compare_event_action_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::comparator` 指定比较器句柄。有关分配比较器的方法，请参见 `MCPWM 比较器`_。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
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可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION` 构建比较事件操作条目。
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需注意，:cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END` 结束。
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2023-07-16 23:40:01 -04:00
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也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_compare_event` 逐一设置比较器操作，无需涉及变量参数。
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设置生成器对故障事件执行的操作
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_fault_event` 并辅以操作配置，可以针对故障事件，为生成器设置操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_fault_event_action_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::fault` 指定用于触发器的故障。有关分配故障的方法，请参见 `MCPWM 故障`_。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
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当生成器所属的操作器中没有空闲触发器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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触发器支持的故障仅为 GPIO 故障，当传入故障不为 GPIO 故障时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_SUPPORTED` 错误。
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可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_FAULT_EVENT_ACTION` 构建触发事件操作条目。
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需注意，故障事件没有类似 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_fault_event` 这样的可变参数函数。
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设置生成器对同步事件执行的操作
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_sync_event` 并辅以操作配置，可以针对同步事件，为生成器设置操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_sync_event_action_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::sync` 指定用于触发器的同步源。有关分配同步源的方法，请参见 `MCPWM 同步源`_。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
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当生成器所属的操作器中没有空闲触发器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
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无论同步为何种类型，触发器仅支持一种同步操作，如果多次设置同步操作，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
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可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_SYNC_EVENT_ACTION` 构建触发事件操作条目。
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需注意，同步事件没有类似 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_sync_event` 这样的可变参数函数。
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2023-05-04 03:45:15 -04:00
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.. _mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-generator-configurations:
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经典 PWM 波形的生成器配置
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本节提供了一些生成器支持生成的经典 PWM 波形，同时提供用于生成这些波形的代码片段。总的来说：
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- 生成波形为 **对称波形** 还是 **不对称波形** 取决于 MCPWM 定时器的计数模式。
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- 波形对的 **激活电平** 取决于占空比较小的 PWM 波形的电平。
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- PWM 波形的周期取决于定时器的周期和计数模式。
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- PWM 波形的占空比取决于生成器的各种操作配置组合。
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单边不对称波形 - 高电平
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/single_edge_asym_active_high.json
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.. code:: c
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static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
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{
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|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
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|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
单边不对称波形 - 低电平
|
|
|
|
|
|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/single_edge_asym_active_low.json
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. code:: c
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|
|
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|
|
|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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脉冲位置不对称波形
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/pulse_placement_asym.json
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.. code:: c
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static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event(genb,
|
|
|
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|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_TOGGLE),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
}
|
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双沿不对称波形 - 低电平有效
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_asym_active_low.json
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|
|
.. code:: c
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|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
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|
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|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
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|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
双沿对称波形 - 低电平有效
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|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
|
|
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|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_sym_active_low.json
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|
|
|
.. code:: c
|
|
|
|
|
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|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
}
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|
双沿对称波形 - 互补
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|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_sym_complementary.json
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|
.. code:: c
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|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
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|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
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|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
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|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
|
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|
|
|
}
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.. _mcpwm-dead-time:
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死区
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^^^^^^^^^
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在电力电子学中，常常会用到整流器和逆变器，这就涉及到了整流桥和逆变桥的应用。每个桥臂配有两个功率电子器件，例如 MOSFET、IGBT 等。同一桥臂上的两个 MOSFET 不能同时导通，否则会造成短路。实际应用中，在 PWM 波形显示 MOSFET 开关已关闭后，仍需要一段时间窗口才能完全关闭 MOSFET。因此，需要设置 :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events`，在已生成的 PWM 波形上添加额外延迟。
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死区驱动器的工作方式与 *装饰器* 类似。在 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_dead_time` 函数的参数中，驱动接收主要生成器句柄 (``in_generator``)，并在应用死区后返回一个新的生成器 (``out_generator``)。需注意，如果 ``out_generator`` 和 ``in_generator`` 相同，这表示 PWM 波形中的时间延迟是以“就地”的方式添加的。反之，如果 ``out_generator`` 和 ``in_generator`` 不同，则代表在原 ``in_generator`` 的基础上派生出了一个新的 PWM 波形。
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结构体 :cpp:type:`mcpwm_dead_time_config_t` 中列出了死区相关的具体配置：
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- :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::posedge_delay_ticks` 和 :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::negedge_delay_ticks` 设置 PWM 波形上升沿和下降沿上的延迟时间，以 Tick 为单位。若将这两个参数设置为 0，则代表绕过死区模块。死区的 Tick 分辨率与通过 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 连接操作器的定时器相同。
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- :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::invert_output` 设置是否在应用死区后取反信号，以控制延迟边沿的极性。
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2023-05-05 04:29:20 -04:00
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.. warning::
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由于硬件限制，同一种 delay 模块（`posedge delay` 或者 `negedge delay`）不能同时被应用在不同的 MCPWM 生成器中。例如，以下配置是无效的：
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.. code:: c
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mcpwm_dead_time_config_t dt_config = {
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.posedge_delay_ticks = 10,
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|
};
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// 给 generator A 叠加上升沿 delay
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mcpwm_generator_set_dead_time(mcpwm_gen_a, mcpwm_gen_a, &dt_config);
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|
// NOTE: 下面的操作是无效的，不能将同一种 delay 应用于不同的 generator 上
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mcpwm_generator_set_dead_time(mcpwm_gen_b, mcpwm_gen_b, &dt_config);
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然而，您可以为生成器 A 设置 `posedge delay`，为生成器 B 设置 `negedge delay`。另外，您也可以为生成器 A 同时设置 `posedge delay` 和 `negedge delay`，而让生成器 B 绕过死区模块。
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2023-05-04 03:45:15 -04:00
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.. note::
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也可以通过设置 :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events` 来生成所需的死区，通过不同的比较器来控制边沿位置。但是，如果需要使用经典的基于边沿延迟并附带极性控制的死区，则应使用死区子模块。
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.. _mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-dead-time-configurations:
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经典 PWM 波形的死区配置
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^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
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本节提供了一些死区子模块支持生成的经典 PWM 波形，同时在图片下方提供用于生成这些波形的代码片段。
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高电平有效互补
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
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|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_high_complementary.json
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|
|
.. code:: c
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|
|
|
|
|
|
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|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
|
|
|
|
.posedge_delay_ticks = 50,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.flags.invert_output = true;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
低电平有效互补
|
|
|
|
|
|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_low_complementary.json
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. code:: c
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
|
|
|
|
.posedge_delay_ticks = 50,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
.flags.invert_output = true
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.flags.invert_output = false;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
高电平有效
|
|
|
|
|
|
~~~~~~~~~~~
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_high.json
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. code:: c
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
|
|
|
|
.posedge_delay_ticks = 50,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
低电平有效
|
|
|
|
|
|
~~~~~~~~~~
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_low.json
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. code:: c
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
|
|
|
|
.posedge_delay_ticks = 50,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
.flags.invert_output = true
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PWMA 上升沿延迟，绕过 PWMB 死区
|
|
|
|
|
|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_reda_bypassb.json
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|
|
|
.. code:: c
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|
|
|
|
|
|
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|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
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|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
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|
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|
.posedge_delay_ticks = 50,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
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|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
// apply deadtime to generator_a
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
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|
// bypass deadtime module for generator_b
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
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|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PWMB 下降沿延迟，绕过 PWMA 死区
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|
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|
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|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_fedb_bypassa.json
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|
|
|
.. code:: c
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|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
|
|
|
|
.posedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
// generator_a bypass the deadtime module (no delay)
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
// apply dead time to generator_b
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 50;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PWMB 上升下降沿延迟，绕过 PWMA 死区
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|
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|
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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|
|
|
|
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|
|
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_redb_fedb_bypassa.json
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|
|
|
|
|
.. code:: c
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
|
|
|
|
|
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
|
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
|
|
|
|
|
{
|
|
|
|
|
|
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
|
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|
|
.posedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
.negedge_delay_ticks = 0,
|
|
|
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
// generator_a bypass the deadtime module (no delay)
|
|
|
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|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
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|
// apply dead time on both edge for generator_b
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|
|
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 50;
|
|
|
|
|
|
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 50;
|
|
|
|
|
|
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
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|
}
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.. _mcpwm-carrier-modulation:
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载波调制
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MCPWM 操作器具有载波子模块，可以根据需要（例如隔离式数字电源应用中）使用变压器传递 PWM 输出信号，实现电机驱动器的电气隔离。在电机需要在全负荷下稳定运行时，各个 PWM 输出信号都将占空比稳定保持在 100% 左右。由于变压器无法直接耦合非交替信号，需要使用载波子模块调制信号，生成交流电波形，从而实现耦合。
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调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_apply_carrier`，并提供配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_carrier_config_t`，配置载波子模块：
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- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::frequency_hz` 表示载波频率，单位为赫兹。
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- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::duty_cycle` 表示载波的占空比。需注意，支持的占空比选项并不连续，驱动程序将根据配置查找最接近的占空比。
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- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::first_pulse_duration_us` 表示第一个脉冲的脉宽，单位为微秒。该脉冲的分辨率由 :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::frequency_hz` 中的配置决定。第一个脉冲的脉宽不能为零，且至少为一个载波周期。脉宽越长，电感传导越快。
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- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::invert_before_modulate` 和 :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::invert_after_modulate` 设置是否在调制前和调制后取反载波输出。
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具体而言，可调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_apply_carrier` 并将其配置为 ``NULL``，禁用载波子模块。
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.. _mcpwm-faults-and-brake-actions:
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故障检测和制动控制
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MCPWM 操作器能够感知外部信号，接收有关电机故障、功率驱动器及其他连接设备的信息。这些故障信号封装在 MCPWM 故障对象中。
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电机需配置故障模式以及检测到特定故障时的对应操作，例如拉低有刷电机的所有输出，或是锁定步进电机的电流状态等。此操作应使电机重回安全状态，降低故障导致损坏的可能性。
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设置故障时操作器的制动模式
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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MCPWM 操作器对故障的响应方式为 **制动**。可以调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_set_brake_on_fault`，为每个故障对象配置不同的制动模式。制动的相关配置包含在结构体 :cpp:type:`mcpwm_brake_config_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::fault` 设置操作器响应的故障类型。
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- :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::brake_mode` 设置对应故障的制动模式，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_operator_brake_mode_t` 查看支持的制动模式。在 :cpp:enumerator:`MCPWM_OPER_BRAKE_MODE_CBC` 模式下，操作器将在故障消失后自行恢复正常，可以通过 :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::cbc_recover_on_tez` 和 :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::cbc_recover_on_tep` 配置恢复时间。在 :cpp:enumerator:`MCPWM_OPER_BRAKE_MODE_OST` 模式下，即使故障消失，操作器也无法恢复正常。此时，需要调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_recover_from_fault`，手动恢复操作器。
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设置发生制动事件时的生成器操作
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_brake_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的制动事件，为生成器设置不同的对应操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_brake_event_action_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::direction` 指定定时器的方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
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|
- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::brake_mode` 指定制动模式，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_operator_brake_mode_t` 查看支持的制动模式。
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- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::action` 指定生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
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可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_BRAKE_EVENT_ACTION` 构建制动事件操作条目。
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需注意， :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_brake_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_BRAKE_EVENT_ACTION_END` 结束。
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也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_brake_event` 逐一设置制动操作，无需涉及变量参数。
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注册故障事件回调
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MCPWM 故障检测器支持在检测到实际故障或故障信号消失时发送通知。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_fault_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中故障事件回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_fault_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_fault_event_callbacks_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_fault_event_callbacks_t::on_fault_enter` 设置检测到故障时调用的回调函数。
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- :cpp:member:`mcpwm_fault_event_callbacks_t::on_fault_exit` 设置故障消失后调用的回调函数。
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|
由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
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函数 :cpp:func:`mcpwm_fault_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
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|
此函数会延迟安装 MCPWM 故障的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_fault` 移除。
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寄存器制动事件回调
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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MCPWM 操作器支持在进行制动操作前发送通知。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中制动事件回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_brake_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_operator_event_callbacks_t` 中：
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_event_callbacks_t::on_brake_cbc` 设置操作器进行 *逐周期 (CBC)* 操作前调用的回调函数。
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- :cpp:member:`mcpwm_operator_event_callbacks_t::on_brake_ost` 设置操作器进行 *一次性 (OST)* 操作前调用的回调函数。
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|
由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
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函数 :cpp:func:`mcpwm_operator_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
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此函数会延迟安装 MCPWM 故障的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_operator` 移除。
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.. _mcpwm-generator-force-actions:
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生成器强制操作
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调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_force_level`，使能软件强制决定运行时的生成器输出电平。相较于通过 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 配置的其他事件操作，软件强制事件优先级最高。
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- 设置 ``level`` 为 -1，代表禁用强制操作，生成器的输出电平重新交由事件操作控制。
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- 设置 ``hold_on`` 为 true，代表强制输出电平将保持不变，直到设置 ``level`` 为 -1 来移除该电平。
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- 设置 ``hole_on`` 为 false，代表强制输出电平仅在短时间有效，随后发生的任何事件都可以改变该电平。
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.. _mcpwm-synchronization:
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同步模块
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^^^^^^^^^^^^^^^
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MCPWM 定时器接收到同步信号后，定时器将强制进入一个预定义的 **相位**，该相位由计数值和计数方向共同决定。调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_set_phase_on_sync`，设置同步相位。同步相位配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t` 结构体中：
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::sync_src` 设置同步信号源。创建同步源对象的相关操作，请参见 `MCPWM 同步源`_。具体来说，当此参数设置为 ``NULL`` 时，驱动器将禁用 MCPWM 定时器的同步功能。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::count_value` 设置接收同步信号后加载至计数器的值。
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- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::direction` 设置接收同步信号后的计数方向。
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同理， `MCPWM 捕获定时器和通道`_ 也支持同步。调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_set_phase_on_sync`，设置捕获定时器的同步相位。同步相位配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t` 结构体中：
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::sync_src` 设置同步信号源。关于如何创建一个同步源对象，请参见 `MCPWM 同步源`_。具体来说，当此参数设置为 ``NULL`` 时，驱动器将禁用 MCPWM 捕获定时器的同步功能。
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|
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::count_value` 设置接收同步信号后加载至计数器的值。
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|
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::direction` 设置接收同步信号后的计数方向。需注意，不同于 MCPWM 定时器，捕获定时器只支持 :cpp:enumerator:`MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP` 这一个计数方向。
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使用 GPIO 同步定时器
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.. blockdiag::
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:caption: GPIO Sync All MCPWM Timers
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:align: center
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blockdiag {
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GPIO -> Timer0, Timer1, Timer2;
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}
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.. code-block:: c
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static void example_setup_sync_strategy(mcpwm_timer_handle_t timers[])
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mcpwm_sync_handle_t gpio_sync_source = NULL;
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mcpwm_gpio_sync_src_config_t gpio_sync_config = {
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.group_id = 0, // GPIO 故障应与以上定时器位于同一组中
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.gpio_num = EXAMPLE_SYNC_GPIO,
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.flags.pull_down = true,
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.flags.active_neg = false, // 默认情况下，一个上升沿脉冲可以触发一个同步事件
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};
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ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_new_gpio_sync_src(&gpio_sync_config, &gpio_sync_source));
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mcpwm_timer_sync_phase_config_t sync_phase_config = {
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.count_value = 0, // 同步相位：目标计数值
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.direction = MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, // 同步相位：计数方向
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.sync_src = gpio_sync_source, // 同步源
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};
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for (int i = 0; i < 3; i++) {
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ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_timer_set_phase_on_sync(timers[i], &sync_phase_config));
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}
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}
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.. _mcpwm-capture:
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捕获模块
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MCPWM 捕获的主要功能是记录捕获信号的脉冲边沿的有效时间。可以通过捕获得到脉宽，随后使用捕获回调函数将脉宽转换为其他物理量，如距离或速度。例如，在下图的无刷直流电机 (BLDC) 方案中，可以使用捕获子模块来确认来自霍尔传感器的转子位置。
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.. figure:: ../../../_static/mcpwm-bldc-control.png
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:align: center
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:alt: 带霍尔传感器的 MCPWM 无刷直流电机
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带霍尔传感器的 MCPWM 无刷直流电机
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通常，捕获定时器连接了数个捕获通道。有关资源分配的相关信息，请参见 `MCPWM 捕获定时器和通道`_。
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注册捕获事件回调
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MCPWM 捕获通道支持在信号上检测到有效边沿时发送通知。须调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks`，注册一个回调函数来获得捕获的定时器计数值。回调函数原型声明在 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_cb_t` 中，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_callbacks_t` 查看支持的捕获回调：
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- :cpp:member:`mcpwm_capture_event_callbacks_t::on_cap` 设置检测到有效边沿时捕获通道的回调函数。
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回调函数会针对特定事件，提供 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_data_t` 类型的数据，由此，可以通过 :cpp:member:`mcpwm_capture_event_data_t::cap_edge` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_event_data_t::cap_value` 分别得到捕获信号的边沿及该捕获的计数值。随后，调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_get_resolution`，获取捕获定时器的分辨率，以将捕获计数转换为时间戳。
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由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
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函数 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
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此函数会延迟安装 MCPWM 故障的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_capture_channel` 移除。
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启用或禁用捕获通道
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调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 进行分配后，捕获通道不会自动启用。应调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_enable` 或 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_disable` 来启用或禁用该通道。如果在为通道注册事件回调时，由于调用了 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks`，致使延迟安装中断服务，则调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_enable` 启用通道时，也将启用中断服务。
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启用或禁用捕获定时器
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在对捕获定时器进行 IO 控制之前，需要首先调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_enable`，启用定时器。此函数将进行如下内部操作：
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* 将捕获定时器的状态从 **init** 切换到 **enable**。
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* 如果选择了一个特定时钟源（例如 APB 时钟），则获取一个对应的电源管理锁。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-power-management`。
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反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_disable` 将使定时器驱动程序切换回 **init** 状态，并释放电源管理锁。
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启动或停止捕获定时器
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通过基本的 IO 控制，即可启动或停止捕获定时器。调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_start` 启动捕获定时器，或调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_stop` 立即停止捕获定时器。
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触发软件捕获事件
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某些场景下，可能存在需要软件触发“虚假”捕获事件的需求。此时，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_trigger_soft_catch` 实现。需注意，此类“虚假”捕获事件仍然会触发中断，并从而调用捕获事件回调函数。
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.. _mcpwm-power-management:
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电源管理
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启用电源管理（即开启 :ref:`CONFIG_PM_ENABLE`）时，系统会在进入 Light-sleep 前调整 PLL 和 APB 频率。该操作有可能会改变 MCPWM 定时器的计数步长，导致计时偏差。
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不过，驱动程序可以获取 :cpp:enumerator:`ESP_PM_APB_FREQ_MAX` 类型的电源管理锁，防止系统改变 APB 频率。每当驱动创建以 :cpp:enumerator:`MCPWM_TIMER_CLK_SRC_PLL160M` 作为时钟源的 MCPWM 定时器实例时，都会在通过 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 启用定时器时获取电源管理锁。反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_disable` 时，驱动程序释放锁。
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同理，每当驱动创建一个以 :cpp:enumerator:`MCPWM_CAPTURE_CLK_SRC_APB` 作为时钟源的 MCPWM 捕获定时器实例时，都会在通过 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_enable` 启用定时器时获取电源管理锁，并在调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_disable` 时释放锁。
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.. _mcpwm-iram-safe:
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IRAM 安全
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默认情况下，禁用 cache 时，写入/擦除 flash 等原因将导致 MCPWM 中断延迟，事件回调函数也将延迟执行。在实时应用程序中，应避免此类情况。
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因此，可以启用 Kconfig 选项 :ref:`CONFIG_MCPWM_ISR_IRAM_SAFE`，该选项：
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* 支持在禁用 cache 时启用所需中断
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* 支持将 ISR 使用的所有函数存放在 IRAM 中 [2]_
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* 支持将驱动程序存放在 DRAM 中（以防其意外映射到 PSRAM 中）
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启用该选项可以保证 cache 禁用时的中断运行，但会相应增加 IRAM 占用。
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另一个 Kconfig 选项 :ref:`CONFIG_MCPWM_CTRL_FUNC_IN_IRAM` 也支持将常用的 IO 控制函数存放在 IRAM 中，以保证在禁用 cache 时可以正常使用函数。IO 控制函数如下所示：
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- :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value`
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.. _mcpwm-thread-safety:
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线程安全
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驱动程序会确保工厂函数（如 :cpp:func:`mcpwm_new_timer`）的线程安全，使用时，可以直接从不同的 RTOS 任务中调用此类函数，无需额外锁保护。
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驱动程序设置了临界区，以防函数同时在任务和 ISR 中调用。因此，以下函数支持在 ISR 上下文运行：
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- :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value`
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:ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` 中尚未提及的函数并非线程安全。在没有设置互斥锁保护的任务中，应避免调用这些函数。
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.. _mcpwm-kconfig-options:
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Kconfig 选项
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- :ref:`CONFIG_MCPWM_ISR_IRAM_SAFE` 控制默认 ISR 处理程序能否在禁用 cache 的情况下工作。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-iram-safe`。
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- :ref:`CONFIG_MCPWM_CTRL_FUNC_IN_IRAM` 控制 MCPWM 控制函数的存放位置（IRAM 或 flash）。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-iram-safe`。
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- :ref:`CONFIG_MCPWM_ENABLE_DEBUG_LOG` 用于启用调试日志输出。启用此选项将增加固件的二进制文件大小。
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应用示例
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* 通过 PID 算法控制有刷直流电机速度：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_bdc_speed_control`
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* 控制带霍尔传感器反馈的无刷直流电机：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_bldc_hall_control`
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* 使用超声波传感器 (HC-SR04) 测量距离：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_capture_hc_sr04`
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* 控制伺服电机角度：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_servo_control`
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* 定时器之间的 MCPWM 同步：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_sync`
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API Reference
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_timer.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_oper.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_cmpr.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_gen.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_fault.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_sync.inc
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.. include-build-file:: inc/mcpwm_cap.inc
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.. include-build-file:: inc/components/driver/mcpwm/include/driver/mcpwm_types.inc
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.. include-build-file:: inc/components/hal/include/hal/mcpwm_types.inc
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2023-07-16 23:40:01 -04:00
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不同的 ESP 芯片上的 MCPWM 资源数量可能存在差异（如组、定时器、比较器、操作器、生成器、触发器等）。详情请参见 [`TRM <{IDF_TARGET_TRM_EN_URL}#mcpwm>`__]。当分配了超出资源数量的 MCPWM 资源时，在检测到没有可用硬件资源后，驱动程序将返回错误。请在进行 :ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` 时务必检查返回值。
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2023-05-04 03:45:15 -04:00
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.. [2]
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回调函数及其调用的子函数需手动存放进 IRAM 中。
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