PWM输出多一个杂波

问题如图&＃xff1a;

一、问题描述

如上图的最右边有一个很细的线&＃xff0c;根据步进电机控制算法&＃xff0c;理论上应该输出10个脉冲&＃xff0c;而最后一个很细的脉冲就是多出来的一个脉冲。

二、猜测问题原因

1.  硬件问题&＃xff0c;电路上的干扰&＃xff1b;

2.  Stm32单片机问题&＃xff0c;定时器问题 

3.  软件逻辑问题&＃xff1b;&＃xff08;最后发现是这个原因&＃xff09;

三、验证猜测

3.1验证猜测原因3软件逻辑问题

由于软件逻辑是最容易看到的&＃xff0c;所以就先从代码上去分析问题&＃xff0c;逻辑如下&＃xff1a;

根据上述流程图&＃xff0c;软件逻辑上初步没分析出什么问题&＃xff0c;所以就先针对1和2去调试。

3.2验证猜测原因1 硬件问题&＃xff0c;电路干扰

硬件问题就去对比其它机器&＃xff0c;测试了四台的设备&＃xff0c;其中三台都存在杂波&＃xff0c;有一台机器没有出现。初步有点怀疑是硬件问题。

然后又找了一块空板卡&＃xff0c;只给它提供电源。测试出还是有杂波&＃xff0c;根据电路分析&＃xff0c;空板不存在干扰&＃xff0c;硬件干扰也暂时无依据。所以排除这个猜想。

3.3验证猜测原因2 stm32单片机问题

通过翻阅stm32参考手册&＃xff0c;对照着寄存器描述&＃xff0c;一一对应&＃xff0c;更改配置查看输出效果。并没有改善&＃xff0c;所以定时器的配置是对的。

通过多种手段都不能证明&＃xff0c;单片机有问题。

3.4 重新调试软件逻辑问题

1.  怀疑定时器中断开始&＃xff0c;到停止定时器中间的代码逻辑有时间损耗&＃xff1b;

2.  怀疑从接收到定时器溢出事件&＃xff0c;到中断执行有时间损耗&＃xff1b;

如上图&＃xff0c;是两个不同示波器捕捉到的脉冲。蓝色脉宽为进入中断拉低电平&＃xff0c;退出中断前拉高电平。所以中断内的逻辑执行时间约1us。怀疑1验证正确。

如上图&＃xff0c;黄色线是PWM引脚输出脉冲&＃xff0c;上升沿即是定时器产生溢出事件和中断的时刻&＃xff0c;蓝色线下降沿是中断最开始出拉低引脚电平的时刻&＃xff0c;所以从定时器溢出到进入中断中间大概有360ns。怀疑2验证正确。

至于后面黄色线拉低&＃xff0c;蓝色线拉高有时间差&＃xff0c;是因为先拉高蓝色线引脚&＃xff0c;再关闭PWM&＃xff1b;看右图是先关闭PWM后再拉高电平&＃xff1b;说明关闭PWM的接口函数也消耗了一些时间。

最后由上面四个图&＃xff0c;可以得出这最后一个杂波产生的原因就是开头两个怀疑的原因。

3.5 翻阅技术文档

通过翻阅《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》和《stm32f4参考手册》有如下说明&＃xff1a;

1.根据“权威指南”8.3节中断等待和异常处理优化&＃xff0c;中的描述&＃xff1b;中断从触发到执行&＃xff0c;通常需要12个周期。当有一些特殊情况&＃xff0c;会导致这个时间更长&＃xff0c;如关闭中断。由于在cotex-M4中时钟周期等于机器周期&＃xff0c;而指令周期一般是几个机器周期组成。根据主频180MHz&＃xff0c;时钟周期&＃61;1/180MHz&＃61;5.555ns&＃xff1b;

2.根据《stm32f4参考手册》&＃xff0c;当产生couter溢出&＃xff0c;会立即产生溢出事件和更新中断&＃xff08;如下图&＃xff09;&＃xff0c;所以溢出到中断的延时应该只有12周期。 

最后得出结论&＃xff1a;因为时钟周期5.555ns*12&＃61;66.66ns&＃xff1b;根据示波器测试的结果&＃xff0c;中断事件到中断执行的时间约是360ns。所以12周期应该是指令周期。

3.6 结论

产生杂波的原因&＃xff1a;

1.定时器中断开始&＃xff0c;到停止定时器中间的代码逻辑有时间损耗&＃xff1b;

2.从接收到定时器溢出事件&＃xff0c;到中断执行有时间损耗&＃xff1b;

技术文档中的12个周期应该是指12个指令周期。

解决方案&＃xff1a;

原先的定时器配置是将PWM起始电平设置成高电平&＃xff0c;结束是低电平。所以最后一个杂波就是最后一个PWM的开始部分。如果将定时器的PWM配置成先低电平&＃xff0c;后高电平&＃xff0c;则就不会有这个问题了。效果如下图&＃xff1a;