PIC16F716 只有一路 ECCP，PWM 模式下用不了硬件特殊事件触发 ADC。按 DS41206A_CN 的 9.5 TAD、1.6 µs 最小 TAD 与 20 µs 采集时间，用一张表算清 10/20/40 kHz 的采样窗口，并给出七步配置与六条排查。
一台 24 V 轴流风机的调速板用 PIC16F716：P1A 输出 20 kHz PWM 推外部 MOSFET，AN0 采母线电流做限流，AN1 接 NTC 测模块温度。样机在 30% 占空比时读数稳定，转速拉到 70% 以上，电流采样值开始跳 20~30 个码，PID 输出跟着抖。结论先给：PIC16F716 只有一路 ECCP，PWM 模式下 CCP1M 必须写 1100~1111，而硬件“特殊事件触发 ADC”要求 CCP1M=1011，两者互斥；调速时 ADC 只能由软件启动，采样点要靠 TMR2 周期中断加一段定时延时挪到开关沿之后。20 MHz、20 kHz 下一次转换占 15.2 µs，真正留给采样的窗口只剩 32.4 µs。
本文按 Microchip《PIC16F716 数据手册》DS41206A_CN 第 5、6、7、8、12 章整理，寄存器位定义、TAD 档位、9.5 TAD 转换时间、1.6 µs 最小 TAD、20 µs 采集时间与 PWM 频率表均取自该手册；文中的微秒数是把 TOSC=1/FOSC、TCY=4 TOSC 代入后的算例。
把示波器两个通道分别接 P1A 和采样电阻，问题一眼能看出来：PWM 上升沿处采样电阻上有一个几微秒的尖峰，而 ADC 的结果恰好在这个尖峰上刷新。低占空比时尖峰窄、离下一次采样远，读数还看得过去；占空比一高，开关沿和采样点几乎重合，8 位 ADC 一个码是 5.12 V 参考下的 20 mV，跳 20~30 个码就是 400~600 mV 的误差，限流环自然跟着抖。
先说清一个前提：PIC16F716 的 ADC 是 8 位、4 通道（AN0~AN3），参考电压可选 VDD 或 RA3 上的外部电平，手册给出的总绝对误差、积分与微分线性误差都在 ±1 LSb 以内（VREF=VDD=5.12 V 条件）。分辨率只有 8 位，意味着没有余量去“滤”掉开关噪声，采样点必须自己找对。
PWM 走 Timer2：Timer2 的输入是 FOSC/4，预分频 1:1、1:4、1:16，8 位 TMR2 与 8 位 PR2 比较，相等后的下一个递增周期做三件事——TMR2 清零、P1A 置位、占空比从 CCPR1L 锁存到 CCPR1H。后分频器只影响 TMR2 中断频率，不参与 PWM 频率。
比较与捕捉走 Timer1：Timer1 是 16 位，内部时钟同样是 FOSC/4，预分频 1:1、1:2、1:4、1:8。这一点很容易记错：Timer1 数的是指令周期 TCY，不是 TOSC。20 MHz 时一个计数就是 200 ns，写 CCPR1 时要按 200 ns 算，不能按 50 ns 算。
ADC 自己没有时基。手册第 8 章给的启动方式只有两种：软件置位 GO/DONE，或者 ECCP 的特殊事件触发。没有“定时器溢出自动启动转换”这条硬件通路，这决定了后面的所有取舍。
| 模块 | 时钟来源 | 分频 | 在本方案里的角色 |
|---|---|---|---|
| Timer2 | FOSC/4 | 预分频 1/4/16，后分频 1~16 | PWM 周期与占空比的时基 |
| Timer1 | FOSC/4（内部） | 预分频 1/2/4/8 | 特殊事件模式的周期寄存器；本方案用作单次延时 |
| ECCP | Timer1（比较）/ Timer2（PWM） | — | P1A 单输出；CCP1M 决定模式 |
| A/D | TAD：2/8/32 TOSC 或内部 RC | 9.5 TAD / 次 | 8 位转换，无独立触发定时器 |
手册 7.3.1 与 7.3.2 给了两条公式：PWM 周期 = (PR2+1) × 4 × TOSC × TMR2 预分频比；占空比时间 = TOSC × (CCPR1L:CCP1CON<5:4>) × TMR2 预分频比。第三条是最大分辨率 = log(FOSC/FPWM)/log2，硬件上限 10 位。
20 MHz 下想跑 10 kHz，周期 100 µs，PR2 只有 8 位，1:1 预分频最大只能做到 51.2 µs，必须把预分频提到 1:4，PR2=124，这时占空比只有 500 级，约 8.97 位；20 kHz 用 1:1、PR2=249，能做到 1000 级；40 kHz 是 PR2=124、500 级。手册表 7-3 中 19.53 kHz / 10 位那一行，就是 1:1 加 PR2=0xFF 的结果。
| PWM 频率 | TMR2 预分频 | PR2 | 最大分辨率 | 占空比级数 |
|---|---|---|---|---|
| 1.22 kHz | 1:16 | 0xFF | 10 位 | 1024 |
| 4.88 kHz | 1:4 | 0xFF | 10 位 | 1024 |
| 19.53 kHz | 1:1 | 0xFF | 10 位 | 1024 |
| 78.12 kHz | 1:1 | 0x3F | 8 位 | 256 |
| 156.3 kHz | 1:1 | 0x1F | 7 位 | 128 |
| 208.3 kHz | 1:1 | 0x17 | 6.6 位 | 92 |
写占空比时，10 位值拆成 CCPR1L 的高 8 位和 CCP1CON<5:4> 的低 2 位。50% 对应 10 位值 500，即 CCPR1L=125、DC1B1:DC1B0=00。CCPR1L 可以随时写，但真正锁存到 CCPR1H 是在 PR2 与 TMR2 匹配的那一刻，这个双缓冲就是用来消掉改占空比时的毛刺。
还有一个手册自身的小坑：7.3.3 节“PWM 操作设置”第 3 步写的是清 TRISC<3>，但这颗器件的 P1A 在 RB3 上，7.3 节正文和表 7-4 都写 TRISB<3>。按 RB3 处理，别照着那一步去清 RC3。
一次 8 位转换需要 9.5 个 TAD，而 TAD 最小 1.6 µs。20 MHz 下 2 TOSC 只有 100 ns、8 TOSC 只有 400 ns，都低于下限；32 TOSC 正好 1.6 µs，是唯一能用 TOSC 派生的档位。内部 RC 档典型 4 µs，但手册注明器件频率高于 1 MHz 时，RC 时钟只建议在休眠方式下使用。换算下来，20 MHz 时一次转换固定 15.2 µs。
| 器件频率 | 2 TOSC | 8 TOSC | 32 TOSC | 内部 RC |
|---|---|---|---|---|
| 20 MHz | 100 ns（不合规） | 400 ns（不合规） | 1.6 µs（可用） | 2~6 µs（仅休眠建议） |
| 5 MHz | 400 ns（不合规） | 1.6 µs（可用） | 6.4 µs（可用） | 2~6 µs（仅休眠建议） |
| 1.25 MHz | 1.6 µs（可用） | 6.4 µs（可用） | 25.6 µs（可用） | 2~6 µs（可用） |
采集时间同样不能省。手册给的最小采集时间典型值 20 µs；只有输入电压相对上一次采样变化不超过 1 LSb（5.12 V 参考下 20 mV）时，才可以按 5 µs 估。采样保持电容 51.2 pF，建议信号源阻抗不超过 10 kΩ——分压电阻取大了，采集时间还得往上加。转换结束到重新开始采样之间还要 1.5 TAD，20 MHz 下是 2.4 µs。
手册 8.5 节说 ADC 可以由 ECCP 的特殊事件触发启动：CCP1M<3:0> 写 1011，触发信号一来就置位 GO/DONE、把 Timer1 复位为 0，而且不置位 TMR1IF、不影响 CCP1 引脚；ADON=0 时触发被 ADC 忽略，但 Timer1 照样复位。看起来正好是给周期采样准备的。
问题在于这个 1011 和 PWM 抢的是同一个寄存器字段。PWM 模式是 1100~1111，CCP1CON 只有一个，ECCP 也只有一个，同一时刻不可能既输出 PWM 又工作在特殊事件比较模式。所以只要风机是这颗芯片自己调速，硬件触发这条路就断了，ADC 只能靠软件置位 GO/DONE；特殊事件触发留给“不输出 PWM、只做定时采样”的场合，比如用外部驱动器的方案。
顺带记一条手册 5.4 节的细节：对 Timer1 的写操作和特殊事件复位同时发生时，写操作优先。以后真用到这个模式，初始化时先关 Timer1 再装值，能省掉一类偶发相位错位。
采样窗口的算法很直接：一个 PWM 周期里，减去 9.5 TAD 的转换时间和 1.5 TAD 的恢复时间，剩下的才是采样保持电容真正跟踪输入的时间。20 MHz、32 TOSC 下这两段合计 17.6 µs，于是 10 kHz 剩 82.4 µs、20 kHz 剩 32.4 µs、40 kHz 只剩 7.4 µs。
| PWM 频率 | 周期 | PR2 / 预分频 | 转换 9.5 TAD | 恢复 1.5 TAD | 剩余采集窗口 | 对照 20 µs |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 kHz | 100 µs | 124 / 1:4 | 15.2 µs | 2.4 µs | 82.4 µs | 满足 |
| 20 kHz | 50 µs | 249 / 1:1 | 15.2 µs | 2.4 µs | 32.4 µs | 满足 |
| 40 kHz | 25 µs | 124 / 1:1 | 15.2 µs | 2.4 µs | 7.4 µs | 不满足（仅够 5 µs 快采条件） |
这张表解释了两件事。第一，40 kHz 不是不能跑，但电流纹波必然超过 20 mV，7.4 µs 的窗口撑不起 20 µs 的采集时间，读数会随负载漂；要么把频率降到 20 kHz，要么换分辨率更高、采集更快的器件。第二，20 kHz 是这颗芯片的比较舒服的档位：1000 级占空比、32.4 µs 采集窗口，余量够放下 RC 滤波和源阻抗带来的额外时间。
思路是用 TMR2 的周期中断当时基锚点——它和 PWM 同源，周期边界必然对齐；在中断里给 Timer1 装一个 10 µs 的单次延时，溢出时再启动转换。这样采样点落在开关尖峰之后，且每周期位置固定。20 MHz、Timer1 1:1 时 10 µs 是 50 个计数，预装值 65536−50=65486，即 0xFFCE。
初始化顺序按手册 7.4.7 的要求走，关键是“先配模式、等一个完整周期、最后才把引脚交给 ECCP”，避免上电瞬间 P1A 锁存状态不确定导致 MOSFET 误导通。极性也必须在引脚变成输出之前定好。
// PIC16F716，FOSC=20 MHz，PWM 20 kHz，采样点在周期起点后 10 µs
void fan_pwm_adc_init(void)
{
TRISB3 = 1; // P1A 先保持输入
PR2 = 249; // 50 µs 周期
CCPR1L = 125; // 占空比 500/1000 = 50%
CCP1CON = 0b00001100; // P1M=00 单输出，CCP1M=1100 高电平有效
T2CON = 0b00000100; // TMR2 预分频 1:1，后分频 1:1，开 Timer2
ADCON1 = 0b000; // PCFG=000，AN3~AN0 全模拟，VREF=VDD
ADCON0 = 0b10000001; // ADCS=10（32 TOSC），CHS=000，ADON=1
T1CON = 0b00000000; // Timer1 1:1，内部时钟 FOSC/4
TMR2IE = 1; TMR1IE = 1; ADIE = 1;
PEIE = 1; GIE = 1;
while (!TMR2IF); // 等第一个完整 PWM 周期结束
TMR2IF = 0;
TRISB3 = 0; // 现在才把 P1A 交给 ECCP
}
void isr_tmr2(void) // 周期边界：装 10 µs 单次延时
{
TMR2IF = 0;
TMR1ON = 0;
TMR1H = 0xFF; TMR1L = 0xCE; // 65536-50=65486，50×200 ns=10 µs
TMR1ON = 1;
}
void isr_tmr1(void) // 延时到：启动一次转换
{
TMR1ON = 0; TMR1IF = 0;
GO = 1; // 不要和开 ADON 写在同一条指令里
}
void isr_adc(void) // 转换完成：读结果
{
ADIF = 0;
current_raw = ADRES;
}几个容易漏的点：GO/DONE 只负责启动，转换完成后由硬件清零并置位 ADIF；读 ADRES 要在下一个 TCY 之后才可靠。Timer1 的写入会清零预分频计数器，1:1 时影响可以忽略，用了 1:4 以上就要把这段误差算进延时。中断响应本身有 2~3 个 TCY 的延迟，20 MHz 下大约 0.4~0.6 µs，示波器实测的采样点会比 10 µs 晚这一点，属于固定偏置，按实测值修一次预装值即可。
| 现象 | 根因 | 改法 |
|---|---|---|
| 采样值随占空比跳 | 采样点落在开关沿上 | TMR2 中断后加固定延时再置 GO/DONE |
| 读数整体偏低且发散 | TAD 用了 2 TOSC，只有 100 ns | 20 MHz 改用 32 TOSC，保证 1.6 µs |
| 换通道后第一码不准 | 采集时间不足 | 换通道后等满 20 µs；变化≤20 mV 才可按 5 µs |
| PWM 使能瞬间引脚乱跳 | 先清 TRIS 后配 CCP1CON | 先配模式，等 TMR2IF 后再清 TRISB<3> |
| 低速正常、高速丢码 | 40 kHz 下窗口只剩 7.4 µs | 降到 20 kHz，或改用采集更快的器件 |
| 特殊事件触发没反应 | CCP1M 仍是 1100~1111 | 1011 与 PWM 互斥，调速时改软件启动 |
一句话总结：PIC16F716 的 PWM 和 ADC 共用同一颗芯片的有限资源，先把 PR2、TAD、采集时间三笔账算清，再决定 PWM 频率；调速方案里硬件特殊事件触发用不了，采样点要用 TMR2 中断加单次延时钉死在开关沿之后，这比事后加滤波更有效。
还想接着看：PIC18F4320 ECCP 半桥/全桥引脚映射与死区、PIC18F2480 ADC 采集时间与 ACQT/TAD 配置、dsPIC30F 输出比较单脉冲/双脉冲 PWM。
本文基于 Microchip《PIC16F716 数据手册》DS41206A_CN 第 5、6、7、8、12 章技术资料整理优化。
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