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6、英飞凌-AURIX-TC3XX： PWM实验之使用 GTM -ATOM 实现

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1、ATOM 简介

ATOM即与ARU单元相连接的定时器输出模块，是GTM模块中重要的输出子模块。因为ATOM可以通过ARU连接到其他模块，所以该输出模块可以生成复杂的输出信号而无须CPU干扰。应用：通过ARU将ATOM连接到GTM中MCS、DPLL或PSM子模块。以产生具有复杂的PWM，在燃油喷射系统中应用广泛。每个ATOM子模块包含8个输出通道，它们可以在几种配置的操作模式下相互独立运行。

2、ATOM子模块的框架

框架图如下：

在这里插入图片描述

ATOM与TOM模块相似，但也存在一些区别：

①、ATOM模块所需的工作时钟从CMU模块中生成的8个配置时钟CMU_CLK0-7中选择，如果使用到时间戳，则可以选择TBU模块中生成的3路TBU_TS0-2中的一个。

②、每个ATOM子模块包含8个输出通道，而TOM模块有多达16个输出的通道。

③、ATOM中的通道选择和控制用一个AGC单元控制，AGC控制器的功能和TOM通道的TGC控制器功能相似。

3、ATOM 通道的五种操作模式：

①、ATOM信号立即输出模式(SOMI):ATOM 通道根据通过ACBI 位字段接收到的ARU数据，在收到ARU数据后立即生成输出信号。由于ARU目的端的运行按照轮询方式进行，在这种模式下，考虑ARU往返时间的不确定性，输出信号可能会发生抖动。

②、ATOM信号比较输出模式(SOMC):ATOM 通道输出的信号代表ATOM操作寄存器中的时间戳，并可以将这些时间戳与TBU生成的时间戳进行比较。ATOM能够通过CPU 或 通过 ARU接收到新的时间戳，新的时间戳被直接加载到通道操作寄存器中。当通道操作寄存器的比较匹配发生时，影子寄存器可以在后台加载CPU和ARU传输的数据。

③、ATOM 信号输出PWM模式(SOMP):通过将其操作寄存器与子模块内部计数器进行比较，ATOM通道可以将像TOM子模块一样生成简单的PWM信号。不同的是：当ATOM通道运行操作寄存器时，影子寄存器可以在后台加载CPU和ARU传输的数据。

④、ATOM信号串行输出模式(SOMS):ATOM通道输出移位寄存器生成串行输出位流。移位的位数和移位方向是可配置的，移位频频由CMU_CLKx时钟信号之一确定。

⑤、ATOM信号缓冲输出模式比较(SOMB)：ATOM通道输出信号代表位于ATOM操作寄存器中的时间戳。通过ARU接收到的新比较值首先存储在影子寄存器中，并且只有在发生先前的比较匹配事件时，才使用影子寄存器的内容来更新操作寄存器。

4、ATOM通道结构

在这里插入图片描述

ATOM通道与TOM通道的架构相似，区别：

①、ATOM模块中操作寄存器CN0、CM0、CM1和影子寄存器SR0、SR1等计数器都是24位，提高了计数器的精度；

②、ATOM通道主要由4个子单元构成，包括CCU0、CCU1、SOU和ACI；

③、ARU通道接口单元负责ATOM模块与ARU之间的数据交换，通过影子寄存器SR0和SR1以及ATOM[i]_CH[x]STAT寄存的ACBI和ACBO位字段实现。

5、ARU通信接口

ATOM信道具有一个ARU通信接口（ACI）子单元。该子单元负责从ARU之间和与ARU之间的数据交换。这是通过两个已实现的寄存器SR0、SR1以及ACBI和ACBO位字段来完成的，它们是ATOM[i]_CH[x]_STAT寄存器字段的一部分。

在这里插入图片描述

如果在ATOM[i]_CH[x]_CTRL寄存器内设置ARU_EN位，则通过在ATOM[i]_AGC_ENDIS_STAT寄存器内设置启用位来启用ATOM通道，并且CPU没有写入CM0、CM1、SR0、SR1寄存器的零，ATOM通道将在SOMP、SOMS、SOMC和SOMB模式下首先向ARU请求数据。

传入的ARU数据（53位宽信号ARU_CHx_IN）被ACI分成三部分，并通信到ATOM信道寄存器。在SOMI、SOMP、SOMS和SOMB模式中，传入的ARU数据ARU_CHx_IN的分割方式是，ARU数据的低24位（23至0）存储在SR0寄存器中，高24位（47至24）存储在SR1寄存器中。从52位到48位（CTRL_BITS）以SOMI、SOMP和SOMS模式存储在寄存器ATOM[i]_CH[x]_STAT的ACBI位字段中，在内部ACB_SR寄存器中以SOMB模式存储。

6、具体实验操作

6.1、实验要求

通过GTM ATOM产生一个PWM信号。

6.2、ATOM配置流程
6.2.1、通过调用初始化函数initGtmAtomPwm()来完成 ATOM 初始化配置

其中包含以下步骤：

①、通过调用函数IfxGtm_enable()来启用GTM；

②、使用IfxGtm_Cmu_SetClkFrequency()功能设置CMU时钟0频率为1 MHz。

③、通过调用函数IfxGtm_Cmu_enableClocks()来启用CMU时钟0。

函数IfxGtm_Atom_Pwm_initConfig()用其默认值初始化结构IfxGtm_Atom_Pwm_Config的一个实例。

IfxGtm_Atom_Pwm_Config结构允许设置以下参数来初始化模块：

atom-正在计数的atom的选择；

atomChannel-选择驱动GPIO的通道；

period-将PWM信号的周期设置为期望的值；

pin.outputPin-选择GPIO 口作为输出引脚；

synchronousUpdateEnable-启用同步更新的计时器。

6.2.2、设置占空比

占空比的设置是通过调用函数集duty()来完成的，其中包含以下步骤：

①、设置配置结构实例的对数循环参数，将PWM信号的占空比设置为所需值；

②、调用函数IfxGtm_Atom_Pwm_init()以使用新配置重新初始化和重新激活ATOM。

6.2.3、PWM计算

在这里插入图片描述

6.3、具体实现
6.3.1、Cpu0_Main.c
#include "Ifx_Types.h"
#include "IfxCpu.h"
#include "IfxScuWdt.h"
#include "Bsp.h"
#include "GTM_ATOM_PWM.h"



#define WAIT_TIME   10              /* Number of milliseconds to wait between each duty cycle change */

IFX_ALIGN(4) IfxCpu_syncEvent g_cpuSyncEvent = 0;

void core0_main(void)
{
    IfxCpu_enableInterrupts();
    
    /* !!WATCHDOG0 AND SAFETY WATCHDOG ARE DISABLED HERE!!
     * Enable the watchdogs and service them periodically if it is required
     */
    IfxScuWdt_disableCpuWatchdog(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());
    IfxScuWdt_disableSafetyWatchdog(IfxScuWdt_getSafetyWatchdogPassword());
    
    /* Wait for CPU sync event */
    IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);
    IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 1);
    

    /* Initialize a time variable */
    Ifx_TickTime ticksFor10ms = IfxStm_getTicksFromMilliseconds(BSP_DEFAULT_TIMER, WAIT_TIME);

    initGtmATomPwm();

    while(1)
    {
        PWM_Duty();
        waitTime(ticksFor10ms);
    }
}
6.3.2、GTM_ATOM_PWM.c
/*
 * GTM_ATOM_PWM.c
 *
 *  Created on: 2022年12月16日
 *      Author: kevin
 */
#include "GTM_ATOM_PWM.h"
#include "Ifx_Types.h"
#include "IfxGtm_Atom_Pwm.h"

#define PWM                 IfxGtm_ATOM0_2N_TOUT5_P02_5_OUT
#define CLK_FREQ            1000000.0f
#define PWM_PERIOD          50000                                /* PWM period for the ATOM, in ticks                */

IfxGtm_Atom_Pwm_Config g_atomConfig;                            /* Timer configuration structure                    */
IfxGtm_Atom_Pwm_Driver g_atomDriver;                            /* Timer Driver structure                           */
uint32 g_fadeValue = 25000;



void setDutyCycle(uint32 dutyCycle);


void initGtmATomPwm(void)
{
    // 1.初始哈GTM
    IfxGtm_enable(&MODULE_GTM);

    //2.设置CMU时钟频率
    IfxGtm_Cmu_setClkFrequency(&MODULE_GTM, IfxGtm_Cmu_Clk_0, CLK_FREQ);    /* Set the CMU clock 0 frequency        */
    IfxGtm_Cmu_enableClocks(&MODULE_GTM, IFXGTM_CMU_CLKEN_CLK0);            /* Enable the CMU clock 0               */

    //3.启动CMU时钟x
    IfxGtm_Atom_Pwm_initConfig(&g_atomConfig, &MODULE_GTM);

     g_atomConfig.atom = PWM.atom;                                       /* Select the ATOM depending on the LED     */
     g_atomConfig.atomChannel = PWM.channel;                             /* Select the channel depending on the LED  */
     g_atomConfig.period = PWM_PERIOD;                                   /* Set timer period                         */
     g_atomConfig.pin.outputPin = &PWM;                                  /* Set LED as output                        */
     g_atomConfig.synchronousUpdateEnabled = TRUE;                       /* Enable synchronous update                */

     IfxGtm_Atom_Pwm_init(&g_atomDriver, &g_atomConfig);                 /* Initialize the PWM         */
     IfxGtm_Atom_Pwm_start(&g_atomDriver, TRUE);                         /* Start the PWM              */

}


void PWM_Duty(void)
{
    /* Set the calculated duty cycle */
    setDutyCycle(g_fadeValue);
}


/* This function sets the duty cycle of the PWM */
void setDutyCycle(uint32 dutyCycle)
{
    g_atomConfig.dutyCycle = dutyCycle;                 /* Set duty cycle                                           */
    IfxGtm_Atom_Pwm_init(&g_atomDriver, &g_atomConfig); /* Re-initialize the PWM                                    */
}
6.3.3、GTM_ATOM_PWM.h
/*
 * GTM_ATOM_PWM.h
 *
 *  Created on: 2022年12月16日
 *      Author: kevin
 */

#ifndef GTM_ATOM_PWM_H_
#define GTM_ATOM_PWM_H_


void initGtmATomPwm(void);
void PWM_Duty(void);

#endif /* GTM_ATOM_PWM_H_ */
6.3.4、实验结果

在这里插入图片描述

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