對于控制步進電機來說，最重要的控制參數(shù)是脈沖的數(shù)量和頻率，兩者結(jié)合可以實現(xiàn)滿足要求的電機加減速曲線。在一些電機應(yīng)用數(shù)量不多的場合，通常使用定時器中斷發(fā)送脈沖來控制步進電機，優(yōu)點是原理簡單代碼易于實現(xiàn)。但是一旦控制的電機多起來，就會占用大量的MCU資源，這在大多數(shù)情況下是不可接受的，更不用說多軸聯(lián)動了。那么如何做到占用很少的MCU資源，又能實現(xiàn)脈沖發(fā)送的精確控制？

于是就想到了使用DMA功能更新PWM的輸出， DMA全稱Direct Memory Access，即直接存儲器訪問。DMA傳輸將數(shù)據(jù)從一個地址空間復(fù)制到另一個地址空間，提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。它允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依賴于MPU的大量中斷負載。

通過設(shè)置DMA傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量，可以控制發(fā)送的脈沖數(shù)。通過設(shè)置不同的裝載值和順序，可以使用不同頻率和脈寬。當需要發(fā)送較多數(shù)量的脈沖時，則可以使用DMA傳輸完成中斷中切換DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)起始地址及發(fā)送數(shù)量，繼續(xù)發(fā)送。這個方法即方便，又減輕MPU的負擔(dān)，可以同時驅(qū)動多個電機工作，還可以根據(jù)電機的啟動、運行、停止使用不同的頻率。

定時器DMA模式

MM32F0270的定時器TIM1、TIM2、TIM3、TIM15、TIM16/17有DMA模式，能夠在發(fā)生單個事件時生成多個DMA 請求。主要目的是在沒有軟件開銷的情況下，多次重新編程定時器的一部分，也可以用于按周期讀取數(shù)個寄存器。下面以TIM1為例介紹：

TIM1_DCR 和 TIM1_DMAR 寄存器跟 DMA 模式相關(guān)。DMA 控制器的目標是唯一的，必須指向TIM1_DMAR 寄存器。開啟 DMA 使能后，在給定的 TIM1 事件發(fā)生時， TIM1 會給 DMA 發(fā)送請求。

對 TIM1_DMAR 寄存器的每次寫操作都被重定向到一個 TIM1 寄存器。TIM1_DCR寄存器的DBL位定義了DMA連續(xù)傳送的長度，即傳輸寄存器數(shù)量；當對TIM1_DMAR進行讀寫操作時，定時器識別 DBL，確定傳輸?shù)募拇嫫鲾?shù)量。TIM1_DCR 寄存器的 DBA 位定義了DMA 傳輸?shù)幕刂罚?定義從 TIM1_CR1 寄存器地址開始的偏移量（00000 為 TIM1_CR1；00001 為TIM1_CR2；……; 00110 為 TIM1_CCMR1 等）。

通過定時器的DMA模式來更新PWM，本文參官網(wǎng)例程“TIM1_DMA_UPData”進行說明具體實現(xiàn)方法。

實驗

本實驗使用TIM1的DMA模式，當更新事件發(fā)生時，更新 TIM1_CCR1、TIM1_CCR2 和 TIM1_CCR3 寄存器的內(nèi)容。程序中配置TIM1的通道1、通道2、通道3輸出PWM，再通過DMA搬運數(shù)據(jù)來改變PWM的占空比。定時器每產(chǎn)生一個溢出事件（即計數(shù)完成），就發(fā)送DMA請求，根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)組中的排列順序以生成所需要的時序。

程序部分

GPIO初始化

配置TIM1_CH1、TIM1_CH2 和 TIM1_CH3對應(yīng)的GPIO。

void TIM1_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_2);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_2);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_2);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,  GPIO_InitStruct);
}

TIM1 DMA初始化

TIM1_CH3對應(yīng)DMA1通道5，將data[]中的數(shù)據(jù)傳送到TIM1_DMAR寄存器，傳輸方向從存儲器到外設(shè)，數(shù)據(jù)寬度為半字，使能DMA傳輸完成中斷。

void TIM_DMA_Init(void)
{
    DMA_InitTypeDef  DMA_InitStruct;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_DMA1, ENABLE);

    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);
    DMA_StructInit( DMA_InitStruct);
    //Transfer register address
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr    = (u32)   (TIM1->DMAR);
    //Transfer memory address
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr        = (u32)data;
    //Transfer direction, from memory to register
    DMA_InitStruct.DMA_DIR                   = DMA_DIR_PeripheralDST;
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize            = 6;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc         = DMA_PeripheralInc_Disable;
    //Transfer completed memory address increment
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc             = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize    = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize        = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_Mode                  = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority              = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStruct.DMA_M2M                   = DMA_M2M_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_Auto_reload = DMA_Auto_Reload_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel5,  DMA_InitStruct);

    DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC, ENABLE);

}

TIM1 PWM初始化

TIM1輸出PWM，配置時鐘分頻系數(shù)和預(yù)裝載值，遞增計數(shù)，使用PWM模式1，輸出高電平有效，分別對TIM1_CH1、TIM1_CH2、TIM1_CH3指定要加載到捕獲比較寄存器中的脈沖值為arr/2、arr/4、arr/6，使能TIM1的DMA模式，起始地址為TIM1_CCR1，傳輸長度為3。

void TIM1_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStruct;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_TIM1, ENABLE);

    TIM_TimeBaseStructInit( TIM_TimeBaseStruct);
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc;
    //Setting Clock Segmentation
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    ///TIM Upward Counting Mode
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM1,  TIM_TimeBaseStruct);

    TIM_OCStructInit( TIM_OCInitStruct);
    //Select Timer Mode: TIM Pulse Width Modulation Mode 2
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

    //Setting the Pulse Value of the Capture Comparison Register to be Loaded
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = arr / 2;
    TIM_OC1Init(TIM1,  TIM_OCInitStruct);
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = arr / 4;
    TIM_OC2Init(TIM1,  TIM_OCInitStruct);
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = arr / 6;
    TIM_OC3Init(TIM1,  TIM_OCInitStruct);
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);

    TIM_DMAConfig(TIM1, TIM_DMABase_CCR1, TIM_DMABurstLength_3Bytes);
    TIM_DMACmd(TIM1, TIM_DMA_Update, ENABLE);
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);

    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
}

使能DMA1通道5

DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);

配置NVIC

NVIC_Configure(DMA1_Channel4_5_6_7_IRQn, 1, 1);

DMA1中斷服務(wù)子程序

void DMA1_Channel4_5_6_7_IRQHandler()
{
    if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC5)) {
        //clear IRQ flag
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC5);
    }
}

定義數(shù)組data[]

static u16 data[] = {2000, 3000, 4000, 8000, 7000, 6000};

Main()函數(shù)

s32 main(void)
{
    TIM1_GPIO_Init();
    TIM1_PWM_Init(10000, 0);
    TIM_DMA_Init();
    NVIC_Configure(DMA1_Channel4_5_6_7_IRQn, 1, 1);
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);
    while (1) {
    }
}

演示

下載程序到目標板。連接邏輯分析儀測試PA8、PA9、PA10的輸出，打開對應(yīng)上位機軟件啟動采樣，運行程序，各通道的PWM輸出情況如下：

截取其中1個周期觀察：

TIM1_CH1輸出PWM占空比為20%和80%， TIM1_CH1輸出PWM占空比為30%和70%， TIM1_CH1輸出PWM占空比為40%和60%，運行結(jié)果和預(yù)期一致。

實驗簡單演示了MM32F0270的定時器TIM1的DMA方式更新PWM，通過該方案可以實現(xiàn)多路、不同頻率、不同脈寬、數(shù)量精確可控的PWM波。

工程路徑如下：

~ MM32FMM32F0270_Lib_SamplesMM32F0270_SamplesLibSamplesTIMTIM1_DMA_UPData。

來源：靈動MM32MCU
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審核編輯 黃宇