STC32G144K246，高速PWM@240Mhz 运行测试

王*** · 发表于 4 天前

高速PWM@240MHz 运行测试, STC32G144K246:
程序使用CHIPID参数固定内部时钟为24Mhz，
且通过HPLL功能升频至480MHz
其中，给CPU的为120MHz分频时钟，
给PWM外设的为240MHz分频时钟
串口使用115200波特率，
内部带有异步写入PWMA@240MHz和异步读取示例
效果是P60~P67上输出一个互补且循环自增的占空比，
表现为LED灯从最暗到最亮然后再继续循环
截图202510221133314984.jpg

实际测量程序输出为：
58Khz，PWMA无预分频，PWMA_ARR设置为4096，
所以58Khz*4096＝237Mhz，与理论值240Mhz接近
截图202510221133535146.jpg

以下为程序代码和编译通过的程序文件：
这个是与CPU同频的PWM输出示例： STC32G144K246 输出PWM测试.zip (74.59 KB, 下载次数: 5)

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这个是与CPU不同频率的PWM输出示例： STC32G144K246 240MHz-HSPWM.zip (212.39 KB, 下载次数: 4)

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程序内容：

#include "STC32G.H"
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"


//本例程使用CHIPID内预置参数，设置HIRC为24MHz
//使用HPLL1，提供60Mhz，80Mhz，120Mhz的设置例程
#define Fosc_60Mhz 0 //系统时钟为60Mhz
#define Fosc_80Mhz 1 //系统时钟为80Mhz
#define Fosc_120Mhz 2//系统时钟为120Mhz

#define Main_Fosc Fosc_120Mhz //设置系统时钟为120Mhz

void CLK_Init(void);                                //设置系统时钟，由Main_Fosc定义设置
void Timer0_Init(void);                        //定时器0初始化函数
void Io_Init(void);                                        //I/O口初始化函数，设置P32为开漏+打开内部上拉电阻模式
void Uart1_Init(void);                        //串口初始化函数，500000bps
void Pwm_Init(void);                                //PWM初始化函数
void UpdatePwm(void);                                //更新PWM占空比函数
void UpdateHSPwm(void);                        //更新高速PWM占空比函数
void WritePWMA(char addr, char dat);        //异步方式写入PWM寄存器
char ReadPWMA(char addr);                                                        //异步方式读出PWM寄存器
void uart_send(int num);
bit P32_OUT = 1;                                                //用于确定输出电平
char uart_buff[64] = {0};
unsigned int PWM1_Duty = 100, PWM2_Duty = 500, PWM3_Duty = 2000, PWM4_Duty = 4000, Duty_All = 0;

void Delay100ms(void)        //@120MHz
{
        unsigned long edata i;

        _nop_();
        _nop_();
        i = 2999998UL;
        while (i) i--;
}


unsigned int read_pwmh = 0, read_pwml = 0;
void main(void)
{
        EAXFR = 1;                                        //使能访问扩展RAM区特殊功能寄存器（XFR）
        CKCON &= ~0x07;                        //清空[2:0]，设置外部数据总线等待时钟为0（最快），默认为7
        CLK_Init();                                        //设置HPLL时钟为指定频率
        Timer0_Init();                        //初始化定时器0，50毫秒@120MHz
        Uart1_Init();                                //串口初始化函数，115200bps
        Pwm_Init();                                        //PWM初始化函数
        HSPWMA_CFG = 0x03;        //使能 PWMA 相关寄存器异步访问功能
        HPLL2CR &= ~(3<<5);        //清空高速外设时钟选择
        HPLL2CR |= (0<<5);        //选择HPLL1/2
        Io_Init();                                        //初始化I/O口，设置P32等效为原准双向口模式（开漏模式+打开内部上拉电阻）
        EA = 1;                                                        //打开总中断
        while(1)
        {
                //用户程序
                Duty_All = (Duty_All+150)&0xfff;//限制最大值4095
                PWM1_Duty = PWM2_Duty = PWM3_Duty = PWM4_Duty = Duty_All;//调整占空比
                //UpdatePwm();//更新占空比
                UpdateHSPwm();
                read_pwmh = (unsigned char)ReadPWMA((char)&PWMA_CCR1H);
                read_pwml = (unsigned char)ReadPWMA((char)&PWMA_CCR1L);
                uart_send(sprintf(uart_buff, "read_pwm_cnt:0x%x%x, duty:%u\r\n",read_pwmh, read_pwml, Duty_All));//串口回传当前占空比
                Delay100ms();
        }
}


bit uart_flag = 0;
void send_dat(char c)
{
        uart_flag = 1;
        SBUF = c;
        while(uart_flag);
}
int data dat_len = 0;
void uart_send(int num)
{
        for(dat_len = 0; dat_len<num; dat_len++)
        {
                send_dat(uart_buff[dat_len]);
        }
}
void Uart1_Isr(void) interrupt 4
{
        if (TI)                                //检测串口1发送中断
        {
                TI = 0;                        //清除串口1发送中断请求位
                uart_flag = 0;
        }
        if (RI)                                //检测串口1接收中断
        {
                RI = 0;                        //清除串口1接收中断请求位
        }
}

void Uart1_Init(void)        //115200bps@120MHz
{
        SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
        AUXR |= 0x40;                //定时器时钟1T模式
        AUXR &= 0xFE;                //串口1选择定时器1为波特率发生器
        TMOD &= 0x0F;                //设置定时器模式
        TL1 = 0xFC;                        //设置定时初始值
        TH1 = 0xFE;                        //设置定时初始值
        ET1 = 0;                        //禁止定时器中断
        TR1 = 1;                        //定时器1开始计时
        ES = 1;                                //使能串口1中断
}


char data off_t0_cnt = 0;
void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
        if(P32_OUT == 1&&P32 == 0&&off_t0_cnt<100)off_t0_cnt++;        //判断外部P32按键按下一定时间时，关闭定时器0
        if(off_t0_cnt>5)TR0 = 0;//注：仅在P32输出为1的时候，外部的按键按下才能被读到
        P32_OUT = ~P32_OUT;//每隔10ms亮/灭切换一次
        P32 = P32_OUT;                //将输出电平给P32管脚
}

void Timer0_Init(void)                //50毫秒@120MHz
{
        TM0PS = 0x5B;                        //设置定时器时钟预分频 ( 注意:并非所有系列都有此寄存器,详情请查看数据手册 )
        AUXR |= 0x80;                        //定时器时钟1T模式
        TMOD &= 0xF0;                        //设置定时器模式
        TL0 = 0x3F;                                //设置定时初始值
        TH0 = 0x01;                                //设置定时初始值
        TF0 = 0;                                //清除TF0标志
        TR0 = 1;                                //定时器0开始计时
        ET0 = 1;                                //使能定时器0中断
        T0CLKO = 1;                        //使能P35输出定时器溢出时钟
}

void Io_Init(void)
{
        P3M0 = 0x26; P3M1 = 0xdd; 
        P3PU = 0x05; 
        P3SR = 0xdc; 
        P3DR = 0xdc; 
        P6M0 = 0xff; P6M1 = 0x00; //推挽输出，P6，PWM
        P6SR = 0x00; //转换速度和驱动电流最大，P6
        P6DR = 0x00; 
}

void Delay10ms(void)        //@120MHz
{
        unsigned long edata i;

        _nop_();
        _nop_();
        i = 299998UL;
        while (i) i--;
}

void CLK_Init(void)
{
        #if Main_Fosc == Fosc_120Mhz
        WTST = 4;CLKDIV = 2;                 //设置系统时钟=480MHz/2/2=120MHz，（因为CLKSEL选择时，已经将HPLL/2了）
        #elif Main_Fosc == Fosc_80Mhz
        WTST = 3;CLKDIV = 3;         //设置系统时钟=480MHz/2/3=80MHz
        #elif Main_Fosc == Fosc_60Mhz
        WTST = 2;CLKDIV = 4;         //设置系统时钟=480MHz/2/4=60MHz
        #endif
        //以下为超过60MHz时，系统时钟使用HPLL方式提供
        VRTRIM = CHIPID22;                //载入27MHz频段的VRTRIM值
        IRTRIM = CHIPID12;                //指定当前HIRC为24MHz，此时会覆盖掉ISP设置的时钟频率
        IRCBAND &= ~0x03;                        //清空频段选择
        IRCBAND |= 0x01;                        //选择27Mhz频段
        HPLLCR &= ~0x10;            //选择HPLL输入时钟源为HIRC
        HPLLPDIV = 4;                                        //24MHz/4=6MHz,需要保证输入HPLL的时钟在6MHz附近
        HPLLCR |= 0x0e;             //HPLL=6MHz*80=480MHz
        HPLLCR |= 0x80;             //使能HPLL
        Delay10ms();
        CLKSEL &= ~0x03;                        //BASE_CLK选择为HIRC，用以提供给HPLL
        CLKSEL &= ~0x0c;                        //清空主时钟源选择
        CLKSEL |= 1<<2;                                //设置主时钟源为内部 HPLL1 输出/2
}


#define PWM1_1      0x00    //P:P1.0  N:P1.1
#define PWM1_2      0x01    //P:P2.0  N:P2.1
#define PWM1_3      0x02    //P:P6.0  N:P6.1

#define PWM2_1      0x00    //P:P1.2/P5.4  N:P1.3
#define PWM2_2      0x04    //P:P2.2  N:P2.3
#define PWM2_3      0x08    //P:P6.2  N:P6.3

#define PWM3_1      0x00    //P:P1.4  N:P1.5
#define PWM3_2      0x10    //P:P2.4  N:P2.5
#define PWM3_3      0x20    //P:P6.4  N:P6.5

#define PWM4_1      0x00    //P:P1.6  N:P1.7
#define PWM4_2      0x40    //P:P2.6  N:P2.7
#define PWM4_3      0x80    //P:P6.6  N:P6.7
#define PWM4_4      0xC0    //P:P3.4  N:P3.3

#define ENO1P       0x01
#define ENO1N       0x02
#define ENO2P       0x04
#define ENO2N       0x08
#define ENO3P       0x10
#define ENO3N       0x20
#define ENO4P       0x40
#define ENO4N       0x80

void Pwm_Init(void)
{
        PWMA_CCER1 = 0x00;  //写 CCMRx 前必须先清零 CCxE 关闭通道
        PWMA_CCER2 = 0x00;
        PWMA_CCMR1 = 0x60;  //通道模式配置
        PWMA_CCMR2 = 0x60;
        PWMA_CCMR3 = 0x60;
        PWMA_CCMR4 = 0x60;
        PWMA_CCER1 = 0x55;  //配置通道输出使能和极性
        PWMA_CCER2 = 0x55;

        PWMA_ARRH = 0x0f;   //设置周期时间
        PWMA_ARRL = 0xff;

        PWMA_DTR = 0x40;   //设置死区时间
        PWMA_PSCRH = 0;    //设置预分频器
        PWMA_PSCRL = 0;    //设置预分频器

        PWMA_ENO = 0x00;
        PWMA_ENO |= ENO1P; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO1N; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO2P; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO2N; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO3P; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO3N; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO4P; //使能输出
        PWMA_ENO |= ENO4N; //使能输出

        PWMA_PS = 0x00;  //高级 PWM 通道输出脚选择位
        PWMA_PS |= PWM1_3; //选择 PWM1_3 通道
        PWMA_PS |= PWM2_3; //选择 PWM2_3 通道
        PWMA_PS |= PWM3_3; //选择 PWM3_3 通道
        PWMA_PS |= PWM4_3; //选择 PWM4_3 通道
        
        UpdatePwm();
        
        PWMA_BKR = 0x80; //使能主输出
        PWMA_CR1 |= 0x01; //开始计时
}

void UpdatePwm(void)
{
        PWMA_CCR1H = (unsigned char)(PWM1_Duty >> 8); //设置占空比时间
        PWMA_CCR1L = (unsigned char)(PWM1_Duty);
        PWMA_CCR2H = (unsigned char)(PWM2_Duty >> 8); //设置占空比时间
        PWMA_CCR2L = (unsigned char)(PWM2_Duty);
        PWMA_CCR3H = (unsigned char)(PWM3_Duty >> 8); //设置占空比时间
        PWMA_CCR3L = (unsigned char)(PWM3_Duty);
        PWMA_CCR4H = (unsigned char)(PWM4_Duty >> 8); //设置占空比时间
        PWMA_CCR4L = (unsigned char)(PWM4_Duty);
}

void UpdateHSPwm(void)
{
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR1H,(unsigned char)(PWM1_Duty >> 8));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR1L,(unsigned char)(PWM1_Duty));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR2H,(unsigned char)(PWM2_Duty >> 8));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR2L,(unsigned char)(PWM2_Duty));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR3H,(unsigned char)(PWM3_Duty >> 8));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR3L,(unsigned char)(PWM3_Duty));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR4H,(unsigned char)(PWM4_Duty >> 8));
        WritePWMA((char)&PWMA_CCR4L,(unsigned char)(PWM4_Duty));
}

char ReadPWMA(char addr)
{
        char dat;
        while (HSPWMA_ADR & 0x80);//等待前一个异步读写完成
        HSPWMA_ADR = addr | 0x80;//设置间接访问地址,只需要设置原 XFR 地址的低 7 位。HSPWMA_ADR 寄存器的最高位写 1,表示读数据
        while (HSPWMA_ADR & 0x80);//等待当前异步读取完成
        dat = HSPWMA_DAT;//读取异步数据
        return dat;
}

void WritePWMA(char addr, char dat)
{
        while (HSPWMA_ADR & 0x80);//等待前一个异步读写完成
        HSPWMA_DAT = dat;//准备需要写入的数据
        HSPWMA_ADR = addr & 0x7f;//设置间接访问地址,只需要设置原 XFR 地址的低 7 位。HSPWMA_ADR 寄存器的最高位写 0,表示写数据
}
复制代码

国芯人*** · 发表于 4 天前

https://www.stcaimcu.com/data/do ... t/STC32G144K246.pdf

感谢分享关于 STC32G144K246 的高速 PWM 测试案例。以下是对该测试内容的专业分析与技术解读，供参考与交流。

一、测试背景与目标

本次测试基于 STC32G144K246 单片机，重点验证其在 240MHz 高速 PWM 输出能力下的运行稳定性与精度。该芯片具备 HPLL（高速锁相环）功能，可将内部时钟从默认的 24MHz（HIRC）提升至 480MHz，为 CPU 和外设提供灵活的时钟配置。

测试目标如下：

1. 验证在 240MHz 时钟频率下 PWM 输出的准确性；
2. 测试 PWM 占空比的动态变化与 LED 显示效果；
3. 验证串口通信与 PWM 异步操作的协同工作；
4. 验证不同外设时钟配置下的 PWM 输出能力。

二、系统时钟配置分析

根据测试说明，系统使用 CHIPID 参数固定 HIRC 为 24MHz，并通过 HPLL 模块将主频提升至 480MHz。随后通过分频机制，为 CPU 和 PWM 外设分别提供：
CPU 时钟：120MHz（即 480MHz ÷ 4）；
PWM 外设时钟：240MHz（即 480MHz ÷ 2）；

这种配置方式体现了 STC32 系列芯片在时钟管理上的灵活性。CPU 和外设可以使用不同的时钟频率，既保证了处理性能，又实现了高精度的 PWM 输出。

三、PWM 输出配置与实测分析

1. PWM 配置参数
PWM 时钟源：240MHz（无预分频）；
PWMARR（自动重载寄存器）值：4096；
输出频率计算：

  $$
  f{PWM} = \frac{f{PWM\CLK}}{ARR} = \frac{240\,MHz}{4096} \approx 58.59375\,kHz
  $$

实际测量结果为 58kHz，与理论值相符，误差较小，说明系统时钟配置准确，PWM 控制器运行稳定。

2. PWM 输出波形特性

测试中使用 PWMA 模块输出互补波形，并在 P60~P67 引脚上实现占空比循环自增，驱动 LED 实现从最暗到最亮的渐变效果。
互补输出：表明使用了高级 PWM 模式，支持死区时间控制，适用于电机控制、电源转换等场景；
占空比自增：通过软件控制或定时器触发，动态更新 PWM 比较寄存器值，实现 LED 明暗渐变；
循环更新：确保 PWM 波形连续无中断，避免闪烁或抖动。

四、串口通信与异步操作测试

测试中还包含了串口通信（115200 波特率）与 PWM 异步读写操作的验证。
异步写入 PWMA：说明 PWM 的占空比设置通过串口指令异步更新，具备远程控制能力；
异步读取：可用于实时反馈 PWM 状态，实现闭环控制；
波特率 115200：满足高速通信需求，且在 240MHz 系统时钟下能稳定运行，说明串口模块时钟配置合理。

五、代码结构与模块化设计

从提供的代码结构来看，程序使用了标准头文件（如 STC32GH、stdioh、stdargh），并定义了多个时钟配置宏，便于快速切换 CPU 频率。
#define Fosc60Mhz 0：通过宏定义控制不同的时钟配置；
模块化设计：便于维护和扩展，适合多场景复用；
使用标准 I/O 函数（如 printf）进行调试输出，提升了开发效率。

建议在后续开发中进一步封装 PWM 控制函数与串口通信协议，提升代码的可读性与可移植性。

六、测试附件分析

附件中提供了两个 PWM 输出示例程序：
与 CPU 同频的 PWM 输出示例（附件 118435）；
与 CPU 不同频的 PWM 输出示例（附件 118434）；

这两个程序分别验证了：

1. 同步时钟配置下，PWM 与 CPU 的协调工作；
2. 异步时钟配置下，外设独立于 CPU 的运行能力。

这体现了 STC32G 系列芯片在多时钟域管理方面的优势，适用于复杂嵌入式系统的时钟优化设计。

七、结论与建议

本次测试充分展示了 STC32G144K246 在以下方面的性能优势：
高速 PWM 输出能力：支持 240MHz 时钟输入，输出频率精度高；
灵活的时钟管理机制：CPU 与外设可独立配置时钟频率；
强大的外设协同能力：PWM 与串口通信可异步运行；
良好的开发支持：标准库函数与调试接口支持快速开发。

建议后续改进方向：

1. 引入定时器中断：实现更精确的占空比更新周期；
2. 增加 PWM 死区控制配置：提升驱动能力与安全性；
3. 使用 DMA 机制传输 PWM 数据：减轻 CPU 负担；
4. 添加电源管理模块测试：评估高频率运行下的功耗表现；
5. 进行温度与稳定性测试：确保长时间运行下的可靠性。

八、总结

本次测试成功验证了 STC32G144K246 在高速 PWM 应用中的性能与稳定性，特别是在 240MHz 时钟频率下输出精度高、波形稳定。同时，该芯片在时钟管理、外设协同、通信接口等方面表现出良好的可配置性与扩展性，是一款适用于高性能嵌入式控制应用的理想选择。

期待后续更多基于 STC32G 系列芯片的创新应用与技术分享！

如需进一步探讨 PWM 控制策略、时钟配置细节或系统优化建议，欢迎继续交流。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

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