【FPGA+DSP系列】——（4）EPWM学习（实现呼吸灯实验）

实验准备

国庆期间没有带实际开发板，回家路上看了看《DSP原理以及应用实例》中的EPWM部分的讲解， 趁着还没忘赶紧记录一下，经典学习记录就算学过，健身拍过照就算练过，一个道理= =。等回去用新板子实际上去看一下呼吸灯的效果。

一、EPWM介绍

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
epwm是DSP芯片特有的外设，从事件管理器EV演变到增强的PWM模块，即ePWM。
可以看到GPIO0~GPIO11 都是EPWM的引脚，不过都是复用的。其次还有6路可以通过eCAP配置得到，所以总共有18组的ePWM输出。

其实大家使用这个ePWM外设我觉得就需要关注，占空比调整，频率调整，死区时间设置，互补pwm输出设置以及epwm的中断配置，高频的pwm斩波目前可能用不太上。

二、手册阅读

首先还是对系统时钟整体有个认识，系统时钟输入经过core得到同频率的sysclkout，之后就是通过高速寄存器以及低速寄存器生成其他模块需要的时钟。为什么要了解时钟，因为epwm的频率是基于系统时钟进行产生的，所以需要对时钟有一个明确的认识。

下图中是关于上图中寄存器的相关解释，从上往下分别是，锁相环状态寄存器、高速外部时钟预分频寄存器、低速外部时钟预分频寄存器、以及外部时钟控制寄存器1/2/3、低功耗模式控制寄存器、锁相环控制寄存器、系统控制及状态寄存器、看门狗计数器寄存器、看门狗复位关键寄存器、看门狗控制寄存器。

接下来看一看每一个外部时钟寄存器的具体内容，第一个图是外部时钟寄存器0的相关内容，可以通过10使能对应外设的工作时钟，不过这些其实可以通过看代码结构体进行查阅。


因为咱们这一节主要是epwm，所以主要说一下跟epwm相关的时钟描述。首先下面这个是tbclk的同步寄存器，如果需要把epwm所有通道进行同步就需要使能这个寄存器，如果不需要就设置为0即可。

下面这个是外部时钟寄存器1，里面涉及到epwm外设的时钟。epwm1enclk

这是代码结构体中相关寄存器内容的描述。

epwm时钟，使能后该时钟通过系统时钟150mhz驱动

三、代码分析

/** epwm.c**  Created on: 2025年9月27日*      Author: bob*/#include "epwm.h"void EPWM1_Init(Uint16 tbprd)
{EALLOW;SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1;   // Disable TBCLK within the ePWMSysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM1ENCLK = 1;  // ePWM1EDIS;InitEPwm1Gpio();EALLOW;SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 0;      // Stop all the TB clocksEDIS;// Setup SyncEPwm1Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_DISABLE;  // Pass through// Allow each timer to be sync'edEPwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE;EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS = 0;EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000;                  // Clear counterEPwm1Regs.TBPRD = tbprd;EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UP;    // Count upEPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV=TB_DIV1;EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV=TB_DIV1;// Setup shadow register load on ZEROEPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWAMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWBMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADAMODE = CC_CTR_ZERO;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADBMODE = CC_CTR_ZERO;// Set Compare valuesEPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = 0;    // Set compare A valueEPwm1Regs.CMPB = 0;              // Set Compare B value// Set actionsEPwm1Regs.AQCTLA.bit.ZRO = AQ_CLEAR;            // Set PWM1A on ZeroEPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET;          // Clear PWM1A on event A, up countEPwm1Regs.AQCTLB.bit.ZRO = AQ_SET;            // Set PWM1B on ZeroEPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBU = AQ_CLEAR;          // Clear PWM1B on event B, up countEPwm1Regs.ETSEL.bit.INTSEL = ET_CTR_ZERO;     // Select INT on Zero eventEPwm1Regs.ETSEL.bit.INTEN = 1;  // Enable INTEPwm1Regs.ETPS.bit.INTPRD = ET_1ST;           // Generate INT on 1st eventEALLOW;SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1;         // Start all the timers syncedEDIS;
}void EPwm1A_SetCompare(Uint16 val)
{EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = val;  //设置占空比
}
void EPwm1B_SetCompare(Uint16 val)
{EPwm1Regs.CMPB = val;  //设置占空比
}

时基模块分析

时基模块是 ePWM 的 “心脏”，决定计数器的 计数模式、时钟频率、周期、相位同步，对应寄存器：TBCTL、TBPHS、TBCTR、TBPRD。

EPwm1Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_DISABLE; // 禁用同步输出
EPwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE; // 禁用相位加载
EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UP; // 向上计数模式
EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; // 高速时钟不分频
EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = TB_DIV1; // 时基时钟不分频

TBPHS（时基相位寄存器）：计数器相位偏移

EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS = 0; // 相位偏移设为0

TBCTR（时基计数器寄存器）：当前计数值

EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000; // 清空计数器

TBPRD（时基周期寄存器）：PWM 周期设定

EPwm1Regs.TBPRD = tbprd; // 周期值由函数参数传入
时钟150mhz，设置为500。pwm的周期就是 （1/150M）*500=303k左右

比较模块（CMP）：控制 PWM 占空比

比较模块通过 “比较值” 定义 PWM 电平跳变的时机，对应寄存器：CMPCTL、CMPA、CMPB（分别对应 PWM1A、PWM1B 通道）。
CMPCTL（比较控制寄存器）：比较值的更新规则

EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWAMODE = CC_SHADOW; // CMPA 使用影子寄存器
EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWBMODE = CC_SHADOW; // CMPB 使用影子寄存器
EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADAMODE = CC_CTR_ZERO; // CMPA 影子寄存器在计数器=0时加载
EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADBMODE = CC_CTR_ZERO; // CMPB 影子寄存器在计数器=0时加载

CMPA/CMPB（比较值寄存器）：占空比的核心参数

EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = 0; // PWM1A 初始比较值=0
EPwm1Regs.CMPB = 0; // PWM1B 初始比较值=0

动作限定模块（AQ）：控制 PWM 引脚电平

// PWM1A 动作配置
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.ZRO = AQ_CLEAR; // 计数器=0时，PWM1A 清0（低电平）
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; // 计数器向上计数到CMPA时，PWM1A 置1（高电平）

// PWM1B 动作配置 EPwm1Regs.AQCTLB.bit.ZRO = AQ_SET; // 计数器=0时，PWM1B
置1（高电平） EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBU = AQ_CLEAR; // 计数器向上计数到CMPB时，PWM1B
清0（低电平）

EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTSEL = ET_CTR_ZERO; // 中断触发条件：计数器=0
EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTEN = 1; // 使能 ePWM1 中断
EPwm1Regs.ETPS.bit.INTPRD = ET_1ST; // 每触发1次条件，产生1次中断

主函数main

/** main.c**  Created on: 2025年9月27日*      Author: bob*/#include "DSP2833x_Device.h"     // DSP2833x Headerfile Include File
#include "DSP2833x_Examples.h"   // DSP2833x Examples Include File
#include "epwm.h"
#include "led.h"
void main(void)
{int i=0;unsigned char fx=0;InitSysCtrl();InitPieCtrl();IER = 0x0000;IFR = 0x0000;InitPieVectTable();LED_init();EPWM1_Init(500);while(1){if(fx==0){i++;if(i==300){fx=1;}}else{i--;if(i==0){fx=0;}}EPwm1A_SetCompare(i);  //i值最大可以取499，因为ARR最大值是499.EPwm1B_SetCompare(300-i);  //i值最大可以取499，因为ARR最大值是499.DELAY_US(10*1000);}}

通过改变占空比，占空比改变了说白了就是输出的电压大小变化了，占空比百分之百就是3V电压，占空比50%就是1.5V电压所以会出现逐渐变亮或者变暗的过程。

总结

本文介绍了基于FPGA+DSP平台的EPWM模块学习与呼吸灯实验实现。主要内容包括：EPWM基本原理介绍，作为数字编码模拟信号的技术；DSP芯片特有的ePWM模块特性，支持18路PWM输出；系统时钟配置分析，重点说明ePWM时钟源设置；代码实现部分详细解析时基模块（TBCTL/TBPHS等寄存器）和比较模块（CMPCTL/CMPA等寄存器）的配置，实现PWM周期和占空比控制。实验通过EPWM1模块产生PWM波驱动LED，核心参数为150MHz系统时钟下设置周期值500（约303kHz），并动态调整比较值实现