dsPIC30F 输出比较七步配置：单比较翻转、双比较脉冲与 PWM 三模式一次讲透

一台包装机用 dsPIC30F 做阀泵时序，原先靠定时器中断里翻转 IO，脉宽在 200 µs 到 5 ms 之间变化，操作工总说同一个配方动作有快有慢。改用输出比较模块后，边沿抖动从几个微秒压到一个指令周期。结论先给：输出比较不是另一种定时器中断，它把比较值直接送到引脚逻辑，匹配后的下一个指令时钟引脚就动作；真正决定脉冲形状的，是 OCxR 与 OCxRS 谁管上升沿、谁管下降沿，以及周期寄存器 PRy 与这两个值的大小关系。

本文按 Microchip《dsPIC30F 系列参考手册》DS70060C_CN 第 14 章整理，寄存器位定义、时序图与算例均取自该章。

一、先划清它和 GPIO 延时、MCPWM 的边界

每个输出比较通道有两个可选时基：OCTSEL（OCxCON<3>）为 0 选 Timer2，为 1 选 Timer3；器件最多 8 个通道，从 OC1 到 OC8，具体数量看型号数据手册。比较匹配发生在时基计数值与 OCxR 相等时，引脚在下一个指令时钟动作，再过 2 个 TCY 才置 OCxIF。这 2 TCY 的滞后只影响中断响应，不改变引脚边沿位置，所以脉宽精度取决于时基分辨率，而不是中断延迟。

两条硬约束常被忽略：一是输出比较不能用 32 位时基，必须把 T32（TxCON<3>）清零；二是切换模式前先把 OCM 清成 000 关掉通道，否则残留状态会让第一次比较就出错。手册在模式说明里专门写了这条建议。

与 MCPWM 的分工也很清楚：MCPWM 面向三相电机，带互补输出、硬件死区和专用故障引脚；输出比较只做到点翻转、到点出脉冲，适合电磁阀、计量泵、蜂鸣器、外部触发这类单路时序。这些活用 MCPWM 来做，通道和死区资源都浪费。

二、OCM 八种编码一张表

模式选择全部压在 OCxCON 的低三位上，先把这张表记住，现场看代码就不用翻手册。

OCM<2:0>	模式	引脚行为	典型用途
000	禁止	引脚交还 LAT/TRIS 控制	切换模式前必须先回到这里
001	单比较，置高	初始低，匹配后拉高并保持	上电使能、单次门控
010	单比较，置低	初始高，匹配后拉低并保持	定时关断
011	单比较，翻转	每个周期匹配点翻转一次	方波、时钟分频输出
100	双比较，单脉冲	OCxR 定上升沿，OCxRS 定下降沿，只出一次	阀动作、超声波发射
101	双比较，连续脉冲	每个周期出一次脉冲	泵 PWM、脉冲串
110	PWM，无故障引脚	占空比经缓冲寄存器更新	加热、调速
111	PWM，带故障引脚	OCFA/OCFB 为低时输出高阻	需要急停的功率级

三、单比较翻转：初始电平得自己定

OCM=011 时，引脚初始为低，之后每来一次匹配就翻转一次。麻烦在于复位后内部输出逻辑固定为 0，而翻转模式又允许软件指定初始状态。手册例 14-1 给的写法是：先写 OCM=001 把引脚钉在低电平，再把 bit1 置起来变成 011；想要初始高电平，就先写 010、再置 bit0。多这一步的意义是让引脚在进入翻转模式前有一个确定状态，否则上电第一拍是高是低要看运气。

中断标志也要按手册的时序理解：引脚动作后 2 个 TCY 才置 OCxIF，ISR 里必须软件清零；如果中断响应慢到跨过下一个匹配点，标志会再次置位，看起来像进了两次中断。用翻转模式测频率时，最好在 ISR 里只做计数，把业务处理放到主循环。

四、双比较：一个周期里放两个边沿

OCM=100 或 101 时，OCxR 与 OCxRS 分别对应脉冲的前沿和后沿，两者比的是同一个递增计数器 TMRy。想让脉冲按预期出现，必须满足 PRy ≥ OCxRS 且 OCxRS > OCxR；一旦越界，手册表 14-1 和表 14-2 列了几种“看似配置成功、实际没波形”的情况。

寄存器关系	实际现象	处理
OCxR = 0	第一个周期不出脉冲，从第二次周期复位后才开始	脉冲整体延后一个周期，需要立即出脉冲就把 OCxR 设到 1 以上
OCxR ≥ OCxRS	上升沿在本周期，下降沿落到下一个周期，脉宽跨周期	保证 OCxRS > OCxR，否则脉宽等于周期减差值
OCxRS > PRy	只出现上升沿，没有下降沿；单脉冲模式不置 OCxIF	把 PRy 调到不小于 OCxRS
OCxR > PRy	不支持，计数器在匹配前已复位，引脚一直是低	先核算 TCY 与计数范围，别让比较值超出周期

按 10 MIPS、TCY=100 ns 算一组实际值：PR2 写 0x4000 得 16384 个计数，周期 1.6384 ms；OC1R 写 0x0800 是 204.8 µs 处起脉冲，再加 0x0400 个计数得到 102.4 µs 脉宽，OC1RS 就是 0x0C00。三个数都在 16 位范围内，且满足 0x0C00 小于 0x4000，这时示波器上才能看到干净的单个脉冲。

五、PWM 模式：OCxR 只读，OCxRS 才是缓冲

OCM=110 或 111 进入 PWM 后，OCxR 变成只读的占空比寄存器，用户只能写 OCxRS。周期匹配时硬件才把 OCxRS 装进 OCxR，这就是双缓冲：中途改占空比不会切出半个周期的怪波形。周期公式是（PRy+1）× TCY × 预分频比，占空比按 OCxR 的计数值算，0x0000 是 0%，大于 PRy 是 100%，等于 PRy 时只有一个计数周期为低。

手册例 14-6 用 PR2=0x00BF、OC1RS=0x0060，在 TCY=100 ns 下得到（191+1）×100 ns=19.2 µs，即 52.08 kHz，占空比 96/192 正好一半。这个例子值得抄下来当自检基准：频率对不上先查 TCY 和预分频，占空比不对先查是不是写错了寄存器。

PWM 频率（10 MIPS）	周期寄存器	可用精度	PWM 频率（30 MIPS）	可用精度
19 Hz	0xFFFF（8 分频）	16 位	57 Hz	16 位
305 Hz	0x7FFF	15 位	916 Hz	15 位
9.77 kHz	0x03FF	10 位	29.3 kHz	10 位
78.1 kHz	0x007F	7 位	234 kHz	7 位

这张表说明频率和分辨率是互相挤占的。10 MIPS 下要 20 kHz，按公式算可用计数约 2000 个，理论分辨率接近 11 位；如果直接抄 78.1 kHz 那档参数，只剩 7 位，占空比调一格就是 0.8%，加热丝上能看到明显台阶。选型阶段就该把目标频率代进公式，而不是写完代码再看波形。

六、故障输入与低功耗的两个坑

OCM=111 才启用故障保护：OCFA 管通道 1 到 4，OCFB 管通道 5 到 8，引脚检测到逻辑 0 后，对应 PWM 输出立即进入高阻，且与器件时钟无关。这里有两个细节：故障引脚必须自己把 TRIS 位置 1 配成输入，使能 PWM 模式并不会替你改方向；OCFLT 是只读位，只有外部故障消失并且重新写 OCM 使能 PWM 时才清零，靠软件写 0 是清不掉的。

低功耗下，休眠时输出比较整体停摆，引脚保持进休眠前的电平；空闲模式则要看 OCSIDL，为 1 时模块停止，为 0 时模块继续工作，但还必须把对应时基的 TxSIDL 也清 0。手册设计技巧里那条“OCSIDL 没置 1，引脚却停了”，答案就在 TxSIDL 上，实际停的是定时器。

七、七步配置：从关通道到启动时基

选时基：确定用 Timer2 还是 Timer3，把 T32 清 0，按目标周期写 PRy。
关通道：OCxCON 写 0x0000，确保 OCM=000，避免切换模式时残留状态。
算计数：用 TCY 和预分频把时间换算成计数，上升沿、脉宽、周期三个值一起核对。
写比较值：单脉冲/连续脉冲写 OCxR 与 OCxRS；PWM 模式先写 OCxRS，再把同一个初值写进 OCxR。
配模式：按需置 OCTSEL，再写 OCM 选择 100、101、110 或 111。
清标志开中断：清 OCxIF，置 OCxIE，设置 IPC 优先级；故障模式还要打开输出比较中断。
启动时基：置 TON=1，此时引脚才真正开始按比较值动作。

/* dsPIC30F，10 MIPS（TCY = 100 ns），OC1 用 Timer2 出单脉冲 */
void oc1_single_pulse(uint16_t rise, uint16_t width)
{
    OC1CON = 0x0000;          /* OCM=000：切换模式前先关通道 */
    T2CON  = 0x0000;          /* TCKPS=1:1，T32=0，不能用 32 位时基 */
    PR2    = 0x4000;          /* 周期 = 16384 × 100 ns = 1.6384 ms */
    OC1R   = rise;            /* 上升沿计数，如 0x0800 = 204.8 µs */
    OC1RS  = rise + width;    /* 下降沿计数，必须不大于 PR2 */
    IFS0bits.OC1IF = 0;
    IEC0bits.OC1IE = 1;       /* 下降沿后 2 TCY 置标志 */
    OC1CON = 0x0004;          /* OCM=100 单脉冲，OCTSEL=0 选 Timer2 */
    T2CONbits.TON = 1;        /* 启动时基 */
}

如果改成连续脉冲，把 OC1CON 写 0x0005；改成 PWM，写 0x0006 并把 OC1R/OC1RS 都设成占空比计数值。模式切换仍然要先回 0x0000，这一点在中断里动态改模式时尤其重要。

八、六个现场排查

现象	根因	改法
完全没有波形	OCM 还是 000，或 TON 没置 1，或 T32=1	按七步顺序核对，T32 必须为 0
只有上升沿没有下降沿	OCxRS 大于 PRy	把 PRy 调到不小于 OCxRS
脉宽等于一个周期	OCxR 大于等于 OCxRS，下降沿跨到下一周期	保证 OCxRS 大于 OCxR
第一个脉冲晚一个周期	OCxR 写成 0	需要立即动作就把 OCxR 设到 1 以上
PWM 占空比改了没反应	写的是只读的 OCxR	只写 OCxRS，等周期匹配后自动装载
空闲模式下输出停了	OCSIDL 或 TxSIDL 为 1	两个位都清 0，模块才会在空闲模式继续跑

一句话总结：输出比较的价值在于把边沿交给硬件，软件只算三个数——上升沿、下降沿、周期；OCxR 与 OCxRS 的关系决定脉冲形状，PRy 决定它们能不能落在同一个周期里，先把这三个数的账算平，再谈中断和故障保护。

还想接着看：dsPIC30F2010 电机控制 PWM 死区与故障输入、dsPIC30F QEI 与输入捕捉接口、dsPIC33F 电流环 Q15 定点与饱和。

本文基于 Microchip《dsPIC30F 系列参考手册》DS70060C_CN 技术资料整理优化。