マイコンに搭載されているセンターアラインPWMって何？：Q＆Aで学ぶマイコン講座（87）（2/6 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、中級者の方からよく質問される「マイコンに搭載されているセンターアラインPWMって何？」についてです。

[小谷豊（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

　まず、エッジアラインPMWとセンターアラインPWMの概要を理解するために、それぞれの波形の違いやコントローラーの構成について解説します。次に、センターアラインPWMの応用例を説明します。最後に、実際のマイコンにおけるPWMコントローラーの例として、STマイクロエレクトロニクス（以下：ST）が提供する汎用32ビットマイコン「STM32G0シリーズ」のタイマーユニットについて説明します。

エッジアラインPWMとセンターアラインPWMの波形

　エッジアラインPWMとセンターアラインPWMそれぞれの動作を理解するために、波形にどのような違いがあるのか見てみましょう。エッジアラインPWMとセンターアラインPWMの波形を図1に示します。

図1：エッジアラインPWMとセンターアラインPWMの波形［クリックで拡大］

　エッジアラインPWMの出力波形は時間軸に対して非対称ですが、センターアラインPWMの出力波形は時間軸に対して対称の形をとることが分かります。これを表にまとめると、以下表1および表2のようになります。

	PWM出力波形 正論理	PWM出力波形 負論理
出力デューティ＝0％	1周期が全てハイ	1周期が全てハイ
0％＜出力デューティ＜100％	1周期内にハイ区間とロー区間がそれぞれ1つずつ	1周期内にロー区間とハイ区間がそれぞれ1つずつ
出力デューティ＝100％	1周期が全てハイ	1周器期が全てロー
表1：エッジアラインPWMの出力波形

　

	PWM出力波形 正論理	PWM出力波形 負論理
出力デューティ＝0％	1周期が全てロー	1周期が全てハイ
0％＜出力デューティ＜100％	1周期内にハイ区間が2つとロー区間が1つ	1周期内にロー区間が2つとハイ区間が1つ
出力デューティ＝100％	1周期が全てハイ	1周期が全てロー
表2：センターアラインPWMの出力波形

エッジアラインPWMコントローラーの構成

　エッジアラインPWMコントローラーは以下のコンポーネントで構成されています。その構成を図2に示します。

図2：簡略化したエッジアラインPWMのブロック図［クリックで拡大］

• タイマーカウンタレジスタ：タイマーのカウント値保持に使用されるレジスタ。タイマーカウンタレジスタはカウンタの値が増える動作（アップカウント動作）をします
• 周期レジスタ：PWMの出力周期の値を設定するために使用されるレジスタ
• 比較レジスタ：PWMの出力デューティの値を設定するために使用されるレジスタ
• 比較器：タイマーカウンタのカウントアップが有効かどうかの判定やPWM信号の生成に使用
• PWM出力FF（フリップフロップ）：比較器からのPWM出力値を保持するために使用