瑞萨RA6M5 GPT定时器PWM输出配置与编程实战

硬件设计

本次实验需要使用到LED灯来展示定时的效果，LED灯具体的电路讲解请读者参考本教程：8.4. 实验：使用寄存器点亮LED灯。

注：本实验仅用到LED1~3当中的其中一盏。

野火启明6M5开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P600，如下图所示。

注：

• 野火启明6M5开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P600（GTIOC6B）。
• 野火启明4M2开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P405（GTIOC1A）。
• 野火启明2L1开发板例程使用的PWM输出引脚为额外引出的IO引脚：P115（GTIOC4A）。

软件设计

新建工程

由于本实验需要用到LED，也会用到串口打印提示信息，因此我们在前面串口通信章节的“实验1：UART收发回显”例程的基础上修改程序。

• 对于e²studio开发环境：拷贝一份我们之前的e2s工程“19_UART_Receive_Send”，然后将工程文件夹重命名为“27_GPT_PWM_Output”，最后再将它导入到我们的e2studio工作空间中。
• 对于Keil开发环境：拷贝一份我们之前的Keil工程“19_UART_Receive_Send”，然后将工程文件夹重命名为“27_GPT_PWM_Output”，并进入该文件夹里面双击Keil工程文件，打开该工程。

工程新建好之后，在工程根目录的“src”文件夹下面新建“gpt”文件夹，再进入“gpt”文件夹里面新建源文件和头文件：“bsp_gpt_pwm_output.c”和“bsp_gpt_pwm_output.h”。工程文件结构如下。

列表5：文件结构

27_GPT_PWM_Output
├─ ......
└─ src
  ├─ led
  │ ├─ bsp_led.c
  │ └─ bsp_led.h
  ├─ debug_uart
  │ ├─ bsp_debug_uart.c
  │ └─ bsp_debug_uart.h
  ├─ gpt
  │ ├─ bsp_gpt_pwm_output.c
  │ └─ bsp_gpt_pwm_output.h
  └─ hal_entry.c

FSP配置

下面以野火启明6M5开发板为例来讲解相关的FSP配置。

因为PWM输出需要使用IO引脚进行输出，因此需要先在“Pins”配置页中为GPT配置引脚，我们将GPT6的GTIOC6B信号输出连接到P600引脚，如下图所示。

然后在“Stacks”配置页中加入GPT模块，并对其作如下图所示的配置。

上图中框起来的部分是需要我们去修改的区域，其他的配置属性按照默认即可。图中需要更改的配置如下：

• Pin Output Support：这一项配置允许输出PWM信号到引脚，我们改为使能引脚输出。
• Name和Channel：这两项分别设置GPT模块名字为“g_timer_gpt6”和选择第6个GPT定时器（第6个通道）。
• Mode：配置GPT的工作模式为PWM输出模式。
• Period和Period Unit：我们将PWM频率设为20KHz，因此“Period”设置为20，单位“Period Unit”设置为Kilohertz，即千赫兹（KHz）。
• GTIOCB Output Enabled：使能GTIOCB输出。
• GTIOCB Stop Level：设置定时器停止时GTIOCB输出的电平为低电平。
• GTIOC6B：选择连接到P600引脚，这个软件会自动设置的，我们只要确认了就好。

GPT的“Output”部分的属性描述如下表所示。

表6：GPT属性描述：“Output“部分

GPT初始化函数

列表6：GPT初始化函数

void GPT_PWM_Init(void)
{
  /* 初始化GPT 模块*/
  R_GPT_Open(&g_timer_gpt6_ctrl, &g_timer_gpt6_cfg);
  /* 启动GPT 定时器*/
  R_GPT_Start(&g_timer_gpt6_ctrl);
  /* 重新设置占空比为80% */
  GPT_PWM_SetDuty(80);
}

设置PWM占空比函数

列表7：设置PWM占空比函数

/** 自定义函数：设置PWM 占空比
  @param duty 占空比范围：0~100 %
*/
void GPT_PWM_SetDuty(uint8_t duty)
{
  timer_info_t info;
  uint32_t current_period_counts;
  uint32_t duty_cycle_counts;
  if (duty > 100)
    duty = 100; //限制占空比范围：0~100
  /* 获得GPT 的信息*/
  R_GPT_InfoGet(&g_timer_gpt6_ctrl, &info);
  /* 获得计时器一个周期需要的计数次数*/
  current_period_counts = info.period_counts;
  /* 根据占空比和一个周期的计数次数计算GTCCR 寄存器的值*/
  duty_cycle_counts = (uint32_t)(((uint64_t) current_period_counts * duty) / 100);
  /* 最后调用FSP 库函数设置占空比*/
  R_GPT_DutyCycleSet(&g_timer_gpt6_ctrl, duty_cycle_counts, GPT_IO_PIN_GTIOCB);
}

hal_entry入口函数

列表8：hal_entry入口函数

/* 用户头文件包含*/
#include "led/bsp_led.h"
#include "debug_uart/bsp_debug_uart.h"
#include "gpt/bsp_gpt_pwm_output.h"

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    LED_Init(); // LED 初始化
    Debug_UART4_Init(); // SCI4 UART 调试串口初始化
    GPT_PWM_Init(); // GPT 初始化

    printf("这是一个GPT 的PWM 输出功能实验\r\n");
    printf("使用示波器测量P600 输出的PWM 波形\r\n");

    // LED1 闪烁指示程序正在运行...
    while(1)
    {
        LED1_ON;
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
        LED1_OFF;
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

下载验证

以野火启明6M5开发板为例，编译并下载程序后，复位开发板使程序重新运行，然后使用示波器测量P600引脚输出的PWM波形。实现现象如下。

频率20KHz，占空比为50%的PWM波形：

频率20KHz，占空比为80%的PWM波形：

小技巧
人眼对于每11毫秒闪烁一次（约83赫兹）基本感觉不到闪烁，每13毫秒闪烁一次（约66赫兹）感觉到轻微频闪。那么我们平时见到的LED灯，当它的频率大于50Hz的时候，人眼就会产生视觉暂留效果，基本就看不到闪烁了，而是一个常亮的LED灯。因此，我们可以通过PWM让LED高频闪烁，并控制PWM占空比实现LED的亮度变化，通过这个原理可以实现呼吸灯的效果，感兴趣的读者可自行尝试去实现它。

通过本文的实战，我们详细讲解了如何在瑞萨RA6M5 微控制器上使用FSP库配置GPT定时器输出PWM信号。从硬件引脚连接到软件配置、C语言编程，再到最终的波形验证，整个过程清晰明了。希望这篇来自云栈社区的指南能帮助你快速掌握瑞萨RA系列PWM输出的核心开发技能。