实例5：寄存器操作学习：stc8a8k单片机硬件PWM的原理和代码讲解（置1清0位操作和高8位低8位拆分）

按照总分总讲解故事的原则，前面学会了进行循迹小车的训练，包括原理、编程等基本工具的使用和逻辑框架。 本文将讲解深入一点的知识，进行本质的剖析。第一个内容是PWM是如何产生的？ stc8a8k的pwm是如何设置的？ 这两个问题。

https://www.basemu.com/what-is-pwm.html 1.1 PWM是什么？ PWM表示脉冲宽度调制，现在我们先将PWM理解为一种信号，它可以从微控制器或555定时器等数字集成电路中产生，它是一系列脉冲，这些脉冲将以方波的形式出现。也就是说，在任何给定的时间点，波型要么是高电平或者是低电平。为了便于理解，让我们假设有一个5V的PWM信号，高电平时PWM信号电压是5V，低电平时PWM信号是0V。信号保持在高电平的持续时间称为“接通时间”，信号保持在低电平的持续时间称为“断开时间”。对于PWM信号我们需要关注两个与之相关的重要参数，一个是PWM占空比，另一个是PWM信号的频率。 1.2 PWM的占空比 如前面所述，PWM信号在特定的时间内保持接通状态，然后在剩余的时间内保持断开状态。占空比是指在一个脉冲循环内，接通时间相对于总时间所占的比例。在一段连续工作时间内脉冲高电平时间与总时间的比值。如果信号总是处于高电平，它的占空比是百分之百；如果信号总是处于低电平，那么它的占空比是0%。计算占空比的公式如下所示： 占空比 =接通时间 / (接通时间 + 断开时间)

也就是说，通过控制从0%到100%的占空比，我们可以控制PWM信号的“接通时间”，从而控制信号的宽度。由于我们可以通过调节脉冲信号的宽度控制接通时间，所以将这种控制方式称为“脉冲宽度调制”。 1.4 PWM的频率 PWM信号的频率决定了PWM完成一个信号周期的速度。周期是指PWM信号完成一个接通和关闭的时间。计算频率的公式如下所示

频率 = 1 / 总持续时间 总持续时间 = 接通时间 + 断开时间

产生的途径主要有4个，这个主要是针对增强版的单片机而言。 （1）延时 思路：比如在P10口产生PWM波形，可以这么实现： 大概代码。 P10=1; delay(时间1)； P10=0; delay(时间2）； 这样，时间1+时间2=周期； 频率等于周期的倒数。 占空比=时间1/周期； 这个比较占用内部资源，不建议这么做，有一些必须这么做，可以使用。

（2）定时器产生PWM。 这个普通的51单片机经常这么用。 网上有比较多资料说到这一点内容。具体不说，自己查资料。 缺点是，占用一个定时器资源。可以使用。 （3）内部PWM模块产生。 这个集中精力讲一下这个内容。 （4）PCA模块产生PWM，这个后面有时间再讲。

**内部PWM模块的产生。**下面主要讲这个。

3.1，要弄明白stc8a8k的PWM模块，需要解决几个问题。

先看说明书的例子。 有6个步骤。我们把这个步骤每个细节的寄存器了解清楚，就可以设置了。 （1）设置PWM时钟源； （2）设置PWM周期； （3）设置PWM的翻转点T1; （4）设置PWM的翻转点T2; （5）设置PWM的具体口允许输出PWM； （6）设置PWM的大门允许输出。

有两个门进行使能。 比如进入一栋大楼，里面还有不同的房间。要打开大楼的大门，同时打开房间的小门，才能输出。所以需要第五，第六的允许输出。多重保险门。

第一个问题： PWM的时钟源选择； 这个类比于心跳频率，这个决定之后，按照定时计数器，计算跳动的次数，就得到时间，就可以有周期等概念。

单片机内部的PWM模块，其实是利用计数器的功能。

stc8a单片机的PWM模块是8路的独立的15位的PWM模块，这几个PWM的频率必须一致，占空比可以不一样。 可以输出8路的PWM； 是15位的PWM。15位的意思是，2的15次方，最大的计数数值是32765。当单片机从0—1---2–3--。。。–32765—0–1.。数到最大是32765的时候，归0，重新再数。每一次数数字的时间就是时钟心跳。我们可以根据需要设置。 图中的话，写得比较明白，PWM计数器可以设定1-32767作为计数周期，当计数到设定的计数周期（小于32767）的时候，从0重新计数。 上面的图，是设定PWM的时钟源。就是计数的心跳，可以根据自己的需求进行设置。 本实验用的是： 1、分频后的时钟，所以SELT2=0， 2、分频的系数是12，所以PWM-PS=1011， 所以 PWMCKS=00001011=0x0b； 这个语句的作用是，设定PWM时钟源是晶振频率的12分之一。 就是fpwm=11.0592MHZ/12=11059200/12. (因为下载的时候，选择了11.0592Mhz频率) 第二个问题： 计数的次数怎么决定；（周期的确定） 这个次数，就等价于周期了。 当设定了PWM时钟频率fpwm，计数假设为N，N的范围是（1-32767，因为是15位计数器，最大设定数值是32767），那么 假设时钟周期为时钟频率的倒数，设为tpwm,那么tpwm=1/fpwm, PWM的周期Tsetpwm=N1/fpwm=Ntpwm, PMW的频率是PWM周期的倒数，则是 fsetpwm=1/Tsetpwm=fpwm/N=11059200/12/N=921600/N（公式1） 根据公式1 假如外部设定了fsetpwm，那么反推出N，得到 N=921600/fsetpwm。

所以设定的周期 PWMC=921600/fsetpwm 下图中是将PWMC分为了高八位和低八位，我们直接写进去PWMC就可以了。

第三个问题，占空比的决定；就是翻转点的设置。 这里讲解第一个作为例子，PWM1T1H，PWM1T1L, PWM1T2H,PWM2T2L。 有两个翻转点，PWM1T1和PWM1T2。 当PWM计数器内部计数数值=PWM1T1，会反转一次变为低电平（需要设置初始电平是高电平）； 当PWM计数器内部计数数值=PWM1T2,会翻转第二次，变为高电平。 所以，假如我们想要设定的是占空比，设为zkb。 那么 T1=周期乘以占空比=Tzkb 由于是计数器，所以进行转换。 但是由于我们说的是计数的数值，所以需要进行转换。 等价于Nt1==Nzkb 就是 Nt1=Nzkb=921600zkb/fsetpwm。 Nt2=N,或者Nt2=0，因为当0计数到N的时候，会重新变为0。

第四个问题，管脚切换的问题。 由于stc8a的单片机，有多个管脚通道可以输出PWM，所以要根据自己的硬件分配，设定PWM从哪个管脚输出PWM。 本开发板用P20，P21,P22，P23输出PWM，所以需要设置一下。 用的是PWMiCR进行设置。 看一下这个寄存器。 发现这个寄存器的作用比较多。我们把这个寄存器当做是一个门卫室，我们告诉里面的门卫一些口令，他就会按照我们的口令，进行相关的模式设置。

设置这两位是00，就是从P2口输出PWM。

同时刚好这里的寄存器有个位，是控制初始电平是高电平，还是低电平的，我们设置时高电平，所以 这个位需要是1. 我们不需要设置中断，所以后面的都是0. 综上： PWM0CR=11000000=0xc0， 这个指令的功能是。 允许输出PWM， 初始电平是高电平。 在P20输出PWM。 不允许中断（因为没用到PWM中断），

第五个问题，开启PWM的问题； 设定完之后，怎么开启PWM，怎么关闭PWM，当我们需要的时候开启，不需要的时候关闭。

PWMCR寄存器。 设置这个寄存器的B7=1，就可以开启了。 所以PWMCR=0x80=1000 0000，就是允许输出PWM了。

这里有个设置的技巧或者说需求。 有时候我们可以把这个寄存器当做是8个开关（B0----B7）,我们只需要某一个开关打开或者关闭，其他开关保持原来的状态不变，怎么设置呢？ 类似这个拨码开关，只需要关一个，其他保持不变，怎么办？

把这个问题，抽象为：置1或者清0操作。 置1：用或对应位1操作。 （A|B，有1为1，全0为0） 比如我们只想将B7置1，其他位不变，可以： PWMCR |=0x80=1000 0000， 那么可将B7设置为1，其他位如果当初是1，或0，那么也是1，如果当初是0，或0，那么也是0，就保持不变。 清0：用与对应位0操作。 与：A&B，全1为1，有0为0. PWMCR &=0x7f=0111 1111. 那么B7位与0，那么就必须等于0，实现清0； 其他位，如果初始态是0，与1，那么也是0。如果初始态是1，与1，结果是1，起到保持初始态的目的。

1、打开设置开关： 2、设置对应管脚输出PWM；（管脚切换） 3、设置PWM时钟源； 4、设置PWM的初始电平为高电平和对应的PWM通道的允许输出PWM； 5、设置使能PWM的大门，允许输出PWM。 6、关闭设置开关。

这个在具体调整的函数里面实现。

结论： 通过上面讲解，得到设置寄存器的步骤； （1）了解具体的对象的概念，什么是PWM？ （2）学习芯片例程的设置流程。看芯片手册对应目录； （3）抽象问题，设置对应的参数。 （4）关于寄存器： —控制寄存器相当于门卫房间。 接收的是控制指令，需要明白什么指令什么作用，对上暗号，它就听你话，按照你的想法干活； 需要熟悉置1，清0的位操作。

—数据寄存器，就是一个放数据的房间。 一般分为两个房间， 一个房间放数据的高八位， 一个房间放低八位的数据， 所以有一些场合，需要把数据拆成高八位的数据和低八位的数据，放到对应的房间。 怎么拆分？ 用求余数或者求模运算就可以了。 比如有一个数int a=3000; 高8位假如是ahigh，那ahigh=a/256; 低八位alow=a%256; 将ahigh放到高8位的房间，alow放到低8位的房间。