HRPWM是基于微边沿定位器（MEP）技术的。MEP逻辑电路通过细分常规PWM发生器的粗系统时钟，能够很精细地定位一个边沿。时间步的精度是150ps的数量级。对具体的器件，典型的MEP步大小需参考相应的手册来确定。HRPWM还具有一个自检软件诊断模式，以检测在各种运行条件下MEP逻辑是否最优运行。

图7-28给出了粗系统时钟与以MEP步表示的边沿位置的关系，该边沿位置可以由比较A寄存器（CMPAHR）的8位域控制。图中，MEP步数=取小数（PWM负荷∗PWM周期）∗（MEP定标系数）+0.5（圆整），对于MEP范围与圆整调整，Q8格式为0x0080。而且有

16位CMPA寄存器值=粗步数。

16位CMPAHR寄存器值=MEP步数＜＜8（高8位）。

图7-28 采用MEP的运行逻辑关系

为产生一个给定频率与极性的HRPWM波形，与对于需要配置寄存器TBM、CCM和AQM。这与产生常规PWM波形一样。HRPWM与这些寄存器配合，扩展边沿分辨率并作相应的配置。尽管有多种可能的编程组合，但是只需要其中很少且实用的组合。

HRPWM的运行由表7-10所示的寄存器控制与监测。

表7-10 HRPWM模块的寄存器

（1）控制HRPWM能力

HRPWM的微边沿定位器（MEP）能力由三个扩展寄存器扩展，它们都是8位宽度。这些HRPWM寄存器与16位寄存器TBPHS、TBPRD和CMPA联合一起控制PWM运行。

●TBPHSHR，时基相位高分辨率寄存器。

●CMPAHR，计数比较A高分辨率寄存器。

●TBPRDHR，时基周期高分辨率寄存器（某些器件可用）。

图7-29给出了HRPWM扩展寄存器与存储器配置。图中上标带A的寄存器有镜像，能写到两个不同的存储器单元（镜像寄存器带有后缀“M”，例如CMPA镜像即CMPAM）。读高分辨率镜像寄存器会有不确定的值。另外，TBPRDHR和TBPRD只有在镜像地址可以按32位值写入，不是所有器件都有这两个寄存器。

图7-29 HRPWM扩展寄存器与存储器配置

采用通道A的PWM信号通路控制HRPWM能力。通过合适配置HRCNFG寄存器，可以在通道B的PWM信号通路支持HRPWM。图7-30给出了HRPWM模块框图，其中的寄存器TBPHSHR、TBPRDHR来自于时基子模块，寄存器CMPAHR来自于计数比较子模块。

图7-30 HRPWM模块框图

（2）配置HRPWM

一旦ePWM对于一个给定的频率与极性配置为提供常规PWM，HRPWM就可以通过编程HRCNFG寄存器进行配置。该寄存器有如下配置选择：

1）边沿模式。可以编程MEP以提供上升沿（RE）、下降沿（FE）或同时双沿（BE）的精密的位置控制。FE与RE用于需要占空比控制（CMPA高分辨率控制）的功率拓扑电路，而BE用于需要相位偏移控制的功率拓扑电路，例如相移全桥（TBPHS或TBPRD高分辨率控制）。

2）控制模式。MEP编程控制既可以采用CMPAHR寄存器（占空比控制），也可以采用TBPHSHR寄存器（相位控制）。RE或FE控制模式应与CMPAHR寄存器一起使用。BE控制模式应与TBPHSHR寄存器一起使用。当MEP由TBPRDHR寄存器（周期）控制时，占空比与相位也可以通过其相应的高分辨率寄存器控制。

3）影子模式。该模式与常规PWM模式提供一样的影子（双缓冲）选择。只有通过CMPAHR与TBPRDHR寄存器运行，这种选择才有效，而且应当与CMPA寄存器常规装入选择相同。若选择TBPHSHR，那么该选项无效。

4）高分辨率B信号控制。ePWM通道的B信号通路可以产生一个高分辨率输出，该输出可以是交换A、B输出（高分辨率信号出现在ePWMxB而不是ePWMxA），或者在eP-WMxB引脚输出高分辨率ePWMxA信号的反相信号。

5）自动转换模式。该模式只与定标系数优化软件联合使用。对于类型1的HRPWM模块，如果使能自动转换模式，CMPAHR=取小数（PWM占空比∗PWM周期）＜＜8。定标系数优化软件通过背景代码计算定标系数MEP，并用每粗步的MEP计算步数自动更新HRM-STEP寄存器。MEP校准模块将使用寄存器HRMSTEP、CMPAHR的值，自动计算由小数占空比表示的合适的MEP步数，并按此移动高分辨率ePWM信号边沿。如果自动转换被禁止，CMPAHR寄存器就像一个类型0的HRPWM模块，且CMPAHR=（取小数（PWM占空比∗PWM周期）∗MEP定标系数+0.5）＜＜8）。此模式所有的这些计算需要由用户代码完成，并忽略HRMSTEP寄存器。高分辨率周期自动转换与高分辨率占空比的自动转换有相同的行为。对于高分辨率周期模式，自动转换必须总是使能。

（3）HRPWM运行原理

MEP逻辑能够在255（8位）个离散时间步之一设置边沿。MEP配合TBM、CCM寄存器，以保证应用最优的时间步而且在宽范围的PWM频率、系统时钟频率及其他运行条件下保持边沿设置精度。表7-11给出了HRPWM支持的运行频率的典型范围。

表7-11 MEP步、PWM频率与分辨率的关系

对表7-11有以下说明。

●系统频率为SYSCLKOUT即CPU时钟。TBCLK=SYSCLKOUT。

●数据以180ps的MEP时间分辨率为基础，具体器件对MEP的限制需要查手册。

●本例MEP步为T_SYSCLKOUT/180ps。

●PWM最小频率基于最大周期值，即TBPRD=65535。PWM模式为非对称增计数。

●对于最大PWM频率给出以位表示的分辨率。

1）边沿定位。在一个典型的功率控制循环中，例如，开关模式数字电机控制（DMC）、不间断电源（UPS）、数字控制器（PID，2极点/2零点，滞后/超前）等，通常以单位制或百分制发出一个占空比命令。假设在某一个运行点，要求的占空比为0.405或40.5%，需要的逆变器PWM频率为1.25MHz。在系统时钟为60MHz的常规PWM发生系统中，选择的占空比在40.5%附近。图7-6是占空比为40.5%需要的PWM波形图。图中，计数比较值19（即占空比39.6%）是可以获得的最接近40.5%的数值。这相当于316.7ns的边沿位置，而不是希望的324ns。数据如图7-31所示。

通过应用MEP，可以获得更接近324ns理想点的边沿位置。见表7-12，除了CMPA值外，MEP值44步（CMPAHR寄存器）将边沿定位在323.92ns，几乎为零误差。本例假定MEP具有180ps的步分辨率。

图7-31 占空比为40.5%需要的PWM波形

表7-12 CMPA与占空比（左）及[CMPA：CMPAHR]与占空比（右）的关系

表7-12中，采用的系统时钟SYSCLKOUT和TBCLK为60MHz，16.67ns。对于PWM周期寄存器的计数值48，PWM周期=48∗16.67ns=800ns，PWM频率=1/800ns=1.25MHz。假定MEP大小为180ps，具体器件的MEP典型与最大值可参照英文手册。

2）定标考虑。前面已说明了采用标准CMPA和MEP（CMPAHR）寄存器资源在时间上精密定位边沿的机制。然而在实际应用中，有必要无缝地提供从标幺（小数）占空比到最终的整数（非小数）表示的映射函数，该整数要写到[CMPA：CMPAHR]寄存器组合。下面只从标幺占空比的角度描述该映射。

为此，首先检查涉及的定标或映射步。控制软件通常用标幺值或百分值表示占空比。这样具有不需要关心最终的绝对占空比（以时钟计数或以ns表示的高分辨率时间表示）而完成所需的数学计算的优点。而且，也使得代码便于移植到运行于不同PWM频率的多种逆变器类型。

为实现映射方案，需要一个两步的定标过程。

下面以实例说明。

本例假定，系统时钟SYSCLKOUT=16.7ns（60MHz），PWM频率=1.25MHz（1/800ns），要求的PWM占空比PWMDuty=0.405（40.5%）。

以粗步表示的PWM周期PWMperiod（800ns/16.67ns）=48。

若MEP大小为180ps，每一个粗步的MEP步数（16.67ns/180ps）=93。

MEP_ScaleFactor=0.5（0.080h，Q8格式），保持1～255范围的CMPAHR和小数圆整常数（默认值）。在取小数（PWMDuty∗PWMperiod）∗MEP_ScaleFactor，得到数值的小数部分≥0.5时，该圆整常数将圆整CMPAHR值到1MEP步。

第1步：用于CMPA寄存器的百分比整数占空比值转换。

CMPA寄存器值=int（PWMDuty∗PWMperiod），int表示取整数部分

=int（0.405∗48）=19（13h）。

第2步：用于CMPAHR寄存器的百分比小数部分转换。

CMPAHR寄存器值=（frac（PWMDuty∗PWMperiod）∗MEP_ScaleFactor+0.5）＜＜8，frac表示取小数部分。

CMPAHR寄存器值=（frac（19.4）∗93+0.5＜＜8，数值移位到CMPAHR高字节

=（（0.4∗93+0.5）＜＜8）=（37.2+0.5）＜＜8

=37.7∗256，左移8位相当于乘以256=9651=25B3h，硬件忽略低8位。

说明：

如果AUTOCONV位（HRCNFG.6）置1且MEP_ScaleFactor在HRMSTEP寄存器，那么CMPAHR寄存器值=取小数PWMDuty∗PWMperiod＜＜8。其他的转换运算由硬件自动完成，且正确的MEP定标信号边沿出现在ePWM通道输出。如果AUTOCONV位未置1，上述运算必须由软件完成。

MEP定标系数（MEP_ScaleFactor）随系统时钟与DSP运行条件变化。TI提供MEP定标系数优化（SFO）软件C函数，它采用HRPWM内建的诊断功能对于给定的运行点返回最佳的定标系数。定标系数在一定范围变化缓慢，这样优化（SFO）C函数可以在背景循环中缓慢运行。

CMPA和CMPAHR寄存器配置在存储器，这样28x CPU的32位数据能力可以作为一个联合数值即[CMPA：CMPAHR]写入。TBPRDM与TBPRDHRM（镜像）寄存器也相似地配置在存储器。

映射方案已经由C或汇编代码实现，本节中随后的实例由C或汇编代码实现了上述方案。实例代码采用了28x系列32位CPU的优点。对于时间要求严格（Tme critical）的控制环，建议采用汇编语言。它是一个采用Q15占空比值作为输入并写入单一[CMPA：CM⁃PAHR]值的周期优化函数（11个SYSCLKOUT周期）。

3）占空比范围限制。在高分辨率模式，MEP不在100%的PWM周期内有效，是可选的。

●当高分辨率周期（TBPRDHR）控制不使能周期开始后3个SYSCLK周期。

●当高分辨率周期（TBPRDHR）控制通过HRPCTL寄存器使能时：

对于增计数模式，周期开始后3个SYSCLK周期直到周期结束前的3个SYSCLK周期。

对于减计数模式，增计数时，CTR=0后3个周期直到CTR=PRD的3个周期，减计数时，CTR=PRD后的3个周期直到CTR=0前的3个周期。

占空比范围限制示于图7-32～图7-35。该限制在MEP上施加了占空比限制。例如，精密边沿控制并非是一直到0%的占空比都可用。当高分辨率控制禁止时，尽管头3个周期，HRPWM能力不可用，但是通常PWM占空比控制仍然是完全可以向下运行到0%的占空比。在大部分情况下，这不是问题，因为控制器的调节点通常不会设计到接近0%的占空比。为更好地理解可用的占空比范围，可以参见表7-13。当高分辨率周期控制使能时（HRPCTL[HRPE]=1），占空比不能落到受限范围，否则，在ePWMxA输出会有未定义的行为情况。

图7-32 低占空比范围限制示例（HRPCTL[HRPE]=0）

表7-13 3个SYSCLK/TBCLK周期占空比范围限制

(www.daowen.com)

对于表7-13，系统时钟TBCLK=60MHz，系统时钟周期T_SYSCLKOUT=16.67ns。只有高分辨率周期（TBPRDHR）控制使能时，才有周期最大占空比限制。

如果应用中需要HRPWM运行在低占空比区域，那么HRPWM可以配置在减计数模式，这时高分辨率周期禁止（HRPCTL[HRPE]=0），上升沿位置（REP）由MEP控制，如图7-33所示。这种情况下，低占空比限制不再是一个问题。然而，将会有一个具有同样百分比的最大占空比限制问题，见表7-13。

注意：当高分辨率周期控制使能时（HRPCTL[HRPE]=1），占空比不能落到受限范围，否则，在ePWMxA输出会有未定义的行为情况。

4）高分辨率周期。具有类型1的ePWM模块的器件支持通过TBPRDHR（M）寄存器支持采用MEP逻辑的高分辨率周期控制。

注意：当使能高分辨率周期控制时，ePWMxB输出在增计数模式具有±1个TBCLK周期抖动，而减计数模式具有±2个TBCLK周期抖动。

图7-33 高占空比范围限制示例（HRPCTL[HRPE]=0）

图7-34 增计数占空比范围限制示例（HRPCTL[HRPE]=1）

图7-35 减计数占空比范围限制示例（HRPCTL[HRPE]=1）

上述对于占空比的定标过程也可用于高分辨率周期。

本例假定：

系统时钟SYSCLKOUT =16.67ns（60MHz）

要求的PWM频率 =175kHz（周期342.857）

每一个180ps粗步的MEP步数 =93（16.67ns/180ps）

（MEP_ScaleFactor）

在1～255范围内保持的TBPRDHR =0.5（0080hQ8格式）

值和小数圆整常数（默认值）

问题：

在增计数模式：

若TBPRD=342，那么PWM频率 =174.93kHz（周期=（342+1）∗TTBCLK）

TBPRD=341，那么PWM频率 =175.44kHz（周期=（341+1）∗TTBCLK）

在减计数模式：

若TBPRD=172，那么PWM频率=174.42kHz（周期=（172∗2）∗TTBCLK）

TBPRD=171，那么PWM频率=175.44kHz（周期=（171∗2）∗TTBCLK）

解决方案：

每一个180ps粗步有93个MEP步：

第一步：TBPRD寄存器的百分比整数周期值

整数周期值 =342∗T_TBCLK

=int（342.857）∗T_TBCLK

=int（PWMperiod）∗T_TBCLK

在增计数模式：

TBPRD寄存器值 =341（TBPRD=周期值-1）

=0155h

在减计数模式：

TBPRD寄存器值 =171（TBPRD=周期值/2）

=00ABh

第一步：TBPRD寄存器的百分比小数值

TBPRDHR寄存器值 =（frac（PWMperiod）∗MEP_ScaleFactor+0.5）

（移位TBPRDHR高字节）

如果使能自动转换且HRMSTEP=

MEP_ScaleFactor值（93） ：=frac（PWMperiod）＜＜8

TBPRDHR寄存器值=frac（342.857）＜＜8

=0.857×256

=DB00h

自动转换将自动完成计算 =（（TBPRDHR（15：0）＞＞8）×HRMSTEP+80h）＞＞8

这样TBPRDHRMEP延迟

由硬件定标：

=（00DBh×93+80h）＞＞8

=（500Fh）＞＞8

周期MEP延迟=0050hMEP步

对高分辨率周期进行如下配置。

为使用高分辨率周期，ePWMx模块应当按下述严格顺序初始化：

①使能ePWMx时钟。

②禁止TBCLKSYNC。

③配置ePWMx寄存器AQ、TBPRD、CC等。

●ePWMx可以配置为增计数或减计数模式。高分辨率周期不兼容减计数模式。

●TBCLK必须等于SYSCLKOUT。

●TBPRD与CC寄存器必须配置影子装入。

●CMPCTL[LOADAMODE]。

●增计数模式：CMPCTL[LOADAMODE]=1（在CTR=PRD时装入）。

在减计数模式：CMPCTL[LOADAMODE]=2（在CTR=0或CTR=PRD时装入）。

④配置HRPWM寄存器：

●HRCNFG[HRLOAD]=2（在CTR=0或CTR=PRD时装入）。

●HRCNFG[AUTOCONV]=1（使能自动转换）。

●HRCNFG[EDGMODE]=3（双沿MEP控制）。

⑤对于TBPHS：TBPHSHR用高分辨率周期同步，设置HRPCTL[TBPSHRLOADE]=1和TBCTL[PHSEN]=1。在减计数模式不论TBPHSHR的内容，这两位都设为1。

⑥使能高分辨率周期控制（HRPCTL[HRPE]=1）。

⑦使能TBCLKSYNC。

⑧TBCTL[SWFSYNC]=1。

⑨由于自动使能自动转换，HRMSTEP必须包含一个精确的MEP定标系数（每一个SYSCLKOUT粗步的MEP步数）。MEP定标系数能通过SFO（）函数获得。

⑩为控制高分辨率周期，写入TBPRDHR（M）寄存器。

注意：当使能高分辨率周期时，一个EPWMxSYNC脉冲会为PWM引入±1～2个周期的抖动（增计数模式下±1周期，减计数模式下±2周期）。因此，TBCTL[SYNCOSEL]不应设为1（CTR=0是EPWMxSYNCO的源）或2（CTR=CMPB是EPWMxSYNCO的源）。不然，抖动会随同步脉冲发生在每一个PWM周期。

当TBCTL[SYNCOSEL]=0（EPWMxSYNCI是EPWMxSYNCO的源），一个软件同步脉冲将在高分辨率周期初始化时只产生一次。在PWM运行时，如果施加一个软件同步脉冲，在有同步脉冲时PWM输出将会出现抖动。