单线PWM输出解析：从MT6709的12bit/周期信号还原角度

在所有输出方式里，单线PWM是MT6709最"省线"的一种：只靠一根信号线，就能把角度信息传递出去。对引脚紧张的主控、或者只需要大致位置反馈的应用来说，这种输出方式非常实用。但PWM并不是"占空比直接等于角度"这么简单，这篇文章讲讲怎么从MT6709的PWM信号里还原出角度。

艾毕胜电子提供麦歌恩MT6709磁编码器

一、PWM输出的基本约定
MT6709的单线PWM输出，每个周期携带12bit角度数据。12bit对应2的12次方即4096个位置，整圈360°被切成4096份，每个LSB约0.088°。
理解这个输出方式最直观的办法，是把一个PWM周期看成一个"角度容器"：
- 周期长度是固定的；
- 高电平持续时间与当前角度成比例；
- 不同的角度对应不同的占空比。
主机只要测量出高电平时间或者占空比，就能反推出当前角度。整个过程只需要一根线，不需要时钟、不需要片选，接线极简。
对硬件工程师来说，这种极简性非常实在：PCB上少布两根线、主控少占两个引脚、连接器少两根针。在批量产品里，哪怕一颗料省两分钱，一年下来也是可观的成本差异。
二、为什么是12bit而不是17位
MT6709内部解算出来的是17位绝对角度，为什么对外的PWM只给12bit？
这是接口能力决定的。PWM靠的是电平时间来传递信息，主机测量占空比的精度受定时器分辨率、中断响应、噪声抖动影响。把17位全塞到PWM里，主机未必读得准，反而引入量化误差。取12bit、对应4096个位置，是在"连线省"和"读得准"之间的工程折中。
从信息论角度看，一根信号线能承载的信息密度本来就有限。与其让PWM勉强传17位、主机又测不准，不如退到12bit，让每一位都靠得住。
对绝大多数旋钮、位置指示、简单闭环应用来说，0.088°的LSB已经足够细；真正需要17位完整分辨率的场合，主机可以走3线SPI接口，PWM则留给辅助通道。换句话说，不是芯片给不出17位，而是PWM这根"管子"的粗细，刚好适合12bit的流量。
三、主机侧怎么还原角度
主机端的常见做法：
1. 用输入捕获功能，在PWM上升沿记录时刻T1，下降沿记录时刻T2，得到高电平宽度；
2. 同时记录两次上升沿之间的周期T，作为分母；
3. 角度 = (T2 - T1) / T × 4096，再换算成0~360°。
工程上还要注意几点：
- 测量时要避开抖动，连续采样几次取平均；
- 电源、地线噪声会让边沿抖动，PCB布局要把PWM线走干净；
- MT6709工作电压3.0~5.5V，如果主机IO电平与供电不一致，要确认电平匹配。
占空比换算出来的角度，同样要经过自校准才能体现±0.2°的精度。PWM本身不改变芯片的解算精度，它只是把已经算好的12bit结果"搬"到另一根线上。如果没做现场自校准，PWM读到的也只是出厂±0.5°的水平。
四、PWM与其他输出的关系
MT6709的几种输出可以共存：
- SPI给主控提供完整17位角度；
- PWM给另一个简单设备或调试通道提供12bit角度；
- ABZ/UVW给电机驱动提供脉冲和换相信号。
PWM的优势是普适性：几乎任何带定时器的主控都能读，不像SPI那样需要严格的同步时序，也不像ABZ那样需要脉冲计数。
需要提醒的是，PWM携带的毕竟是12bit数据，精度上限受这个位数限制。MT6709出厂精度±0.5°、自校准后±0.2°，这是芯片解算本身的水平；当这些解算结果被映射到12bit PWM上时，下游看到的就是4096个离散位置。如果应用要求更细，就必须切到SPI。
五、什么时候选PWM输出
适合用PWM的场景：
- 简单旋钮、档位指示，4096个位置绰绰有余；
- 主控引脚紧张，舍不得为角度单独开一组SPI；
- 需要把角度信息并行送给另一个低成本设备；
- 早期调试阶段，用示波器看占空比就能验证信号链。
不适合的场景：高精度闭环、高速电机FOC、需要17位完整分辨率的测量仪器——这些场合老老实实用SPI。
还有一个细节：PWM输出是连续的，角度变化时占空比平滑过渡，不会像SPI那样需要主机主动发起读取。对于希望"被动接收"角度变化的简单设备，这种推送式的输出方式反而更省心。
实际使用中，常常把PWM与STATUS/FAULT配合使用：正常情况下主机只看PWM的占空比；一旦FAULT引脚报警，主机就知道当前PWM读数不可信，立即切换到安全处理。这种"日常走PWM、异常看诊断"的组合，既省了线，又保留了安全兜底。
小结：MT6709的单线PWM用一根线、一个周期、12bit数据，把角度信息送到主机。理解它的关键是把周期当作分母、把高电平时间当作分子，再按4096换算角度。它不是17位的完整替代，而是一种"够用就行"的接口折中。本文来自深圳市艾毕胜电子有限公司，提供麦歌恩磁性编码器芯片和无刷马达驱动板定制服务