[参考译文] EK-TM4C123GXL：从 MSP430F5529移植时钟功能

您好、Garrett、

从我第一次查看帖子以来、您似乎添加了一个图像。

对于时钟初始化、您不希望使用寄存器级命令、而是使用 TivaWare API。 具体来说、SysCtlClockFreqSet 在本文档的第26.2.2.2节： www.ti.com/.../spmu298d.pdf 中进行了记录

您好、Ralph、

我已经将 TIVAware 的计时器示例成形到了一个正常工作的原型中。 我目前正在使用80MHz 系统时钟和 PWM 模式下的计时器3以16kHz 的频率向引脚 PB2输出信号。

但是、接下来、我想让计时器3以4.096MHz 的频率运行、而系统时钟保持在80MHz、 以产生16kHz 的 PWM 信号。 我似乎无法在 driverlib 中找到支持系统时钟这一除法的 API。 我已附上代码片段供您参考。

谢谢、

Garrett  

[引用用户="Garrett Mize">但是、接下来、我想让计时器3以4.096MHz 的频率运行、而系统时钟保持在80MHz、 以产生16kHz PWM 信号。 我似乎无法在 driverlib 中找到支持从系统时钟进行此分频的 API。  TM4C123GH6PM 数据表中的主时钟树显示 PWM 时钟只能是系统时钟的分频版本：

其中 PWM 时钟可以是系统时钟除以1、2、4、8、16、 32或64 (PWM_SYSCLK_DIV_1、PWM_SYSCLK_DIV_2、PWM_SYSCLK_DIV_4、PWM_SYSCLK_DIV_8、PWM_SYSCLK_DIV_16、PWM_SYSCLK_DIV_32或 PWM_SYSCLK_64_DIV_64)。

考虑到时钟树的限制、我认为最接近所需时钟配置的是：

/*将系统时钟设置为以外部晶振为基准的 PLL 以66.67MHz 的频率运行。 *
SysCtlClockSet (SYSCTL_SYSDIV_3 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_XTAL_16MHz | SYSCTL_OSC_MAIN)；

/*将 PWM 时钟设置为4.17MHz */
SysCtlPeripheralEnable (SYSCTL_Periph_TIMER3)；
PWMClockSet (TIMER3_base、PWM_SYSCLK_DIV_16)； 

PWM 时钟为4.17MHz、比理想频率4.096MHz 高+1.7%。 不确定该频率错误是否会导致音频应用出现问题。

[我尚未测试建议的时钟配置]

[引用用户="Ralph Jacobi"]……TivaWare API。 具体而言、SysCtlClockFreqSet[/引号]

虽然不是非常清楚-供应商海报使用"4C123"、因此必须选择"SysCtlClock"函数来支持它-而不是4C129。

没有提到所需的频率精度-不包括我提供的(关键)指导"

• 有(现在)个"可调振荡器"-可以"拨入"所选频率 (可能会增加尺寸和成本)
• Fire/I 曾多次进行过"测试和封装"各种 xtals 和 xtal osc、从而可以"更好地匹配"所需的频率。   (与 xtal 供应商的一些咨询证明很有用)   

"4.096MHz"的作用是什么-这是未声明的或我的(多个)读取"缺失？"

一如既往-"缩写"细节-延迟和阻碍指导...  

[引用 user="CB1_MOBIST"] 进一步-"4.096MHz"的作用是什么-这种情况没有说明、或者我的(多个)读取"错过了？"应用程序正在回放以16KHz 采样的8位音频。

PWM 输出通过低通滤波器来构建 DAC。

4.096MHz PWM 时钟背后的原理是音频采样率为16KHz 的256倍、因此当 PWM GPTMTnILR 加载值设置为256时、8位音频采样值可写入 PWM GPTMTnMATCHR 匹配值。

切斯特、

感谢您(快速启动和精确)成为越来越多的"商标！"

@公司/我对音频采样率有"一般意识"、但可能会选择其他采样率、因此 IIRC 更高的采样率被"行业领导者"所控制。

该帖子未提供精度、响应速度等目标 因此会提出(许多)个问题...   (使用"可调振荡器"需要(部分)指示 所需的频率精度-但未提供任何指示！)

[引用 user="Bruno Saraiva">在这种情况下，应用程序在以更高的分辨率运行时是否还需要256 * 44KHz？是

[引用用户="Bruno Saraiva">自从我使用 MSP430以来、已经有很多年了、但他们能做这样的神奇吗？ 如果我没有记错的话、他们的主时钟为16MHz 和20MHz。。。。。。。。MSP430锁频环(FLL)允许将系统时钟频率设置为32768Hz 晶振的整数倍。 与 TM4C123从 400MHz 的内部 PLL 频率中进行分频的方法相比、该方法可更好地选择时钟频率。

[引用 USER="Bruno Saraiva]TM4C123上生成精确的11.264MHz 信号变得越来越困难...另一种方法是将 TM4C123系统时钟和 PWM 时钟频率设置为80MHz、但将8位音频样本重新缩放到256 以外的 PWM GPTM Timer n 间隔负载。 例如

1) 1)对于16 KHz 的8位音频：

a)将 TM4C123系统时钟和 PWM 时钟频率设置为80MHz。

b)将 PWM GPTM Timer n 间隔加载设置为5000 = 80 MHz/16 KHz。 这是一个精确的整数除法。

c)将 PWM GPTM Timer n 匹配设置为((8位音频值)* 5000)/256。

2) 2)对于44100Hz 的8位音频：

a)将 TM4C123系统时钟和 PWM 时钟频率设置为80MHz。

b)将 PWM GPTM Timer n 间隔加载设置为1814 =(80MHz/44100Hz)的整数值。 这会产生44101.43 Hz 的回报频率或+0.003%的误差

c)将 PWM GPTM Timer n 匹配设置为((8位音频值)* 1814)/256。

对于2c)和2c)可以创建一个256条目的循环表、用于将文件中的8位音频样本转换为要写入 PWM GPTM Timer n 匹配寄存器的值、从而避免即时执行重新缩放计算。

所有好的和进一步的信息-"帮助者"的时间/努力/想法似乎超过了发起者的时间/努力/想法。

[引用 USER="Chester Gillon"] MSP430锁频环(FLL)允许将系统时钟频率设置为32768Hz 晶振的整数倍[/引用]

事实上、这种频率如此低的"向上扩展"确实提供了"更精细的最终频率"。    但是-这并不是没有折衷 (也许值得提及)-最明显的是 xtal 频率中的任何"变化/漂移"-得出(同样)上标"乘因子"-在频率中产生"大"误差的可能性！   还应注意的是、温度、电压、xtal 老化的任何变化-也会影响频率精度和稳定性-由于该乘法、再次"放大"。  

因此、"实际"频率"标准(即精密振荡器-甚至是那些带有"烤箱"的振荡器)更有可能从更高的频率"降低"-因为"频率分频"具有通过"乘法"实现的"降低"频率误差和/或漂移-而不是"混叠"误差的效果。

很久以前(希望今天不再继续)顶部座舱 Ham 接收器包含100KHz (可调)振荡器、以便(部分)提供频率的二次测量。   在20米 Ham 频带的情况下-该 xtal freq。 乘以140 (以及任何误差/漂移/其他等) -乘法的范围降低了哪个频率(精度和稳定性)...

[引用 USER="CB1_MOBILE]*事实上、这种频率如此低的"向上扩展"确实提供了"更精细的结束频率"。    但是-这并不是没有折衷 (也许值得提及)-最明显的是 xtal 频率中的任何"变化/漂移"-得出(同样)上标"乘因子"-在频率中产生"大"误差的可能性！  [/引述]除了平均频率误差外、MSP430 FLL 还会在时钟上引入短期抖动。  这是因为 MSP430 UCS 模块的 FLL 通过在两个频率之间切换来稳定 DCO 输出：fDCO 和 fDCO+1 (FLL 调制器混合两个频率来产生 DCO 时钟)。

[引用 USER="CB1_MOBIT]*还应注意的是、温度、电压、xtal 老化的任何变化也会影响频率精度和稳定性-由于该乘法、再次"放大"。  [/引述]同意。 但是、并非所有应用都需要相同的频率精度。 在这种情况下、在这个重放采样音频线程中的应用中、例如语音录制、在音频不再被人类听众识别之前、有多少频率错误？

[引用 user="Chester Gillon">并非所有应用都要求相同的频率精度... 例如 、重放采样的音频、说录音、在音频不再被人侦听之前、有多少频率错误？

完全正确！   我(之前)的观点是："缺少(需要的)关键规格"-(以某种方式)不会将其纳入发起人的过账中...  请注意、(供应商)海报确实提供了某些"详细信息"、但大部分内容不在他的主要询问要点描述的范围内。   (即生成具有足够精度和稳定性的频率-以产生"满意"的结果。   ("满意"的定义奇怪！)

[引用用户="Chester Gillon"]

1) 1)对于16 KHz 的8位音频：

a)将 TM4C123系统时钟和 PWM 时钟频率设置为80MHz。

b)将 PWM GPTM Timer n 间隔加载设置为5000 = 80 MHz/16 KHz。 这是一个精确的整数除法。

[/报价]

或将其设置为255。 这使得对结果的滤波更加容易、并可保留8位负载。 然后在16kHz 时重新加载。 您确实会得到每个样本的非整数 PWM 周期数、但滤波效果很好、即使它小于16kHz PWM 所需的周期数。 由于滤波减少、我希望您实际上可以提高保真度。

即使这样、16kHz 查找也不会特别困难。 对于这种情况、重新扫描样本的计算不会产生太多开销。

Robert

布鲁诺

我感谢您的诚实、这也是我面临的一项新挑战、我不介意与您一起思考。 音频播放当然是最终目标。 但是、我首先要了解如何在 Tiva 上以类似的方式设置时钟以生成简单的 PWM 输出。 我无法理解如何使计时器3以4.096MHz 左右的频率运行、同时利用255的加载值来实现16kHz 回放。

WAV 文件通常是未压缩的音频文件、它们以 PCM 格式(0和1)存储音频位流。 当前的 MSP430解决方案一次将.WAV 的8位段作为数字、并将该"匹配值"与"加载"值进行比较。 当匹配被命中时、输出 PWM 信号被驱动为低电平、直到载入下一个时钟周期/8位。 如果这还不够、快速在线搜索可以提供深入的信息。

您是正确的、PWM 是输出、它被传递到低通滤波器以产生正弦波音频。 是的、周期将保持固定、我只想改变占空比以改变间距、声音等 在一个完整的"加载"计数/周期内采集一个8位样本。 这是我提供的当前代码的输出。

-MSP430 SPI 闪存中加载了声音文件。 然后、CPU 从 spiflash 读取数据、向计时器中的 CCR 提供样本、以生成 PWM 输出。 我还没有用 Tiva 做过这么远的事情。 我已经能够产生16kHz PWM 输出并手动改变占空比、但是这是在定时器3脱离系统时钟(80MHz)运行时实现的。 我正在尝试了解如何将计时器3配置为4.096MHz、以便在继续执行其他操作之前、我可以使用255的加载值。

谢谢、

Garrett

[引用用户="Bruno Saraiva"- WAV 文件包含什么内容？

wav 文件只是强度与时间间的关系。 如果您在"scope (范围)"上显示了麦克风输出、则 wav 文件中的值将是这样的。

[引用 user="Bruno Saraiva"-我假设您的输出是 PWM 信号、对吧？ 周期是固定的、仅变化占空比吗？ 还是两者都是可变的？ 信号配置更改的频率(每秒16000次、或每秒16000 x 256次？) 也许您可以在此处绘制输出？ 我相信这些都是显而易见的基本信息、虽然这里的几张海报对将 TM4C 计时器推向极限有着很好的了解、但似乎没有多少人会在音频领域徘徊...[/quot]

您对 PWM 还有什么看法？ 您是对其进行滤波并将滤波后的信号传递到音频放大器电路、还是直接运行 D 类放大器？ 这两种情况都可能会因更高的 PWM 频率而受益、但细节很重要。

Robert

[引用 USER="Garrett Mize"]正确的是，PWM 是传递到低通滤波器以产生正弦波音频的输出。 [/报价]

您的滤波器的截止频率是多少？ (假设 PWM 为16kHz、我会在2kHz 左右产生危险)

Robert

e2e.ti.com/.../2703.PWM_5F00_DAC_5F00_Design.pdfHiRobert、

在扬声器上输出之前、输出 PWM 将通过低通滤波器和音频放大器进行推送。 我随附了参考设计文档、其中包含音频 Booster Pack 上使用的器件。

正如我告诉 Bruno 的那样、我目前只是在引脚 PB2上使用逻辑分析仪来查看在 Tiva 上创建的 PWM。 当时钟配置正确后、该引脚最终将用于将信号输出回升压器。

谢谢、

Garrett

[引述 USER="Garrett Mize">输出 PWM 在扬声器输出之前通过低通滤波器和音频放大器被推送。 我随附了参考设计文档、其中包含音频 Booster Pack 上使用的器件。[/quot]

好的、一个简单的~3.7kHz 单极 RC 低通滤波器(它们依赖第二级进一步滤波)。

我会放弃16kHz 的要求。 PWM 频率越高、传输噪声越小(滤波器的效率越高)。 可能会有一些拾取、但匹配16kHz 会带来问题、而微时钟会导致拾取问题、这种可能性很小。

总的来说、我没有理由保持16kHz。

Robert

[引用 user="Bruno Saraiva"]波形文件是否具有某种标准标头，该标头说明其记录频率是多少？

我认为、我对细节不了解很多、但我确信、格式会记录在某处。

[引用 user="Bruno Saraiva">我认为最佳输出频率将受到以下因素的影响：
-滤波器特性和
-根据什么是"合理"的 PWM 设置、其中256个等距电平将由80MHz 时钟管理...

非常多。 在电路板上使用简单的 RC 滤波器时、在较高频率下使用的运算将更好、因此从这个角度来看、越高越好。

PWM 应自动重新加载、因此不会产生开销。

因此、第一遍、我将 PWM 设置为8位占空比、并在采样率下更改重新加载值。 您可以在"示波器"上测量失真。 相反、我怀疑输出中相位抖动引入的失真将小于使用16kHz PWM 引入的失真。

我们只会谈论电话线路语音质量、因此不会将要求引入音频池领域。

Robert

[引述 user="Garrett Mize">我明白您的观点。 16kHz 的要求源于客户希望通过尽可能最小的文件来最大限度地增加内存空间。 因此、16kHz 是听起来可以接受的最低频率。 [/报价]

合理的选择。 尤其是在嘈杂的环境中。

[引用用户="Garrett Mize">您认为22kHz 这样的频率会更好吗？ 他们对 CD 质量回放不感兴趣，只是简单的语音回放。[/引述]

保持采样率不变。 只需更改 PWM 频率。 该3.7kHz 滤波器可在任何情况下将您的声音质量限制为语音(您的电路板文档提到了这一点)。

PWM 频率可上升至几百 kHz。 我会检查它是否能够实际驱动滤波器达到满量程、但我要从简单的8位占空比范围开始、只需让频率达到任何结果即可。

Robert

~、000、000/256 μ s = 312kHz

[引用用户="Garrett Mize]1. 这种方法是使用 TM4C123G 的 PWM 计时器模式还是 PWM 模块？

2.除了我的现有代码之外、是否还会添加这两行 PWM 时钟、或者替换它？ 我认为我已经启用了计时器3、但仍然希望它在引脚 PB2上输出。
[/引用]我只是在初始建议如何使 PWM 时钟频率接近原始 MSP430设计所使用的频率、而没有完全考虑如何将时钟配置放置在代码中。

PWM 计时器模式的使用方法与 PWM 模块、鉴于该设计仅需要单个 PWM 输出、 PWM 计时器模式应已足够。 PWM 计时器模式可在引脚 PB2上输出、而在 EK-TM4C123GXL 上该引脚与 TIDM-VOICEBANDAUDIO 预期的 PWM 输入相匹配。

根据 Robert 的建议、PWM 周期不需要为16KHz (音频采样频率)。 相反：

1) 1)将 CPU 时钟频率和计时器模块设置为80MHz 的最大值。

2) 2)使用 PWM 周期设置为256个时钟的定时器3。

3)在16KHz (音频采样频率)时、使用下一个8位音频采样值更新定时器3 PWM 占空比。 PWM 占空比的更新将大约为采样音频速率的19.53倍、这将有助于电路板上的 RC 滤波器消除 PWM 谐波。

通过从采样的1KHz 正弦波开始、您可以将输出与图21进行比较。 在基于 MSP430的设计中、在16kHz 回放频率下具有1kHz 正弦波。

设置 PWM 占空比时、可能需要偏移设置的匹配值、以允许连续低 电平或连续高电平输出；请参阅 图11-6。 CCP 输出、GPTMTnMATCHR > GPTMTnILR、 图11-7。 CCP 输出、GPTMTnMATCHR = GPTMTnILR 和 图11-8。 在 TM4C123GH6PM 数据表中、CCP 输出、GPTMTnILR > GPTMTnMATCHR。

[引用用户="Garrett Mize">您认为22kHz 这样的频率会更好吗？ 他们对 CD 质量回放不感兴趣，只是简单的语音回放。[/引述]

如果音频文件已以16KHz 的频率录制、我会尝试将其录制到多个频率。 您只需重复相同的 PWM n 次、其优点是滤波器中的噪声更小、但不会增加存储器空间... 可能是64kHz？

如果要记录音频文件、则需要进行更认真的分析：什么是真正的最佳模拟值、而 MCU 容量... 但在这种情况下、内存会相应增加。

*喜欢*

[引用 user="Chester Gillon"]设置 PWM 占空比时，可能需要偏移设置的匹配值，以允许连续输出低 电平或连续高电平；[/引用]

可能不是音频、所以没有直流组件。 削波以消除完整的导通和完全关断值可能不明显。

很好、您需要它来实现"完整"解决方案、但这可能无关紧要。

Robert

[引用 user="Bruno Saraiva"]如果音频文件已经以16KHz 的频率录制，我会尝试将其录制到多个频率。

我只想使用8位样本大小(或其中两个的幂)。 我认为将 PWM 与采样率相匹配没有太大的优势(请记住、有一个大的低通滤波器)。

[引用用户="Bruno Saraiva"]可能是64kHz？

我想312.5kHz

Robert