基于F2812的PWM波形的產(chǎn)生

1、 基于F2812的PWM波形的產(chǎn)生一、任務(wù)具體要求：1) 通過示波器能夠觀察到EVA事件管理器的pwm5、6輸出占空比（占空比是指高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)間比率）為5/6的矩形波，其中pwm6高電平有效，pwm5低電平有效；pwm3、4輸出占空比為1/2的矩形波，其中pwm4高電平有效，pwm3低電平有效；pwm1、2輸出占空比為1/6的矩形波，其中pwm2高電平有效，pwm1低電平有效；2)調(diào)整相關(guān)寄存器的值,修改PWM波的頻率和占空比。二、任務(wù)所需基礎(chǔ)知識 2.1 什么是PWM？SPWM？ PWM（Pulse Width Modulation）就是脈寬調(diào)制技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度

2、進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和賦值）。PWM技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，在電力電子、電機(jī)控制、運(yùn)動控制以及功率控制與變化等許多領(lǐng)域。F2812芯片提供的PWM輸出，是一種周期和占空比均可變，幅值為3.3V的脈寬調(diào)制信號。 2.2 TMS320F2812簡介（1）采用了高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù)，時(shí)鐘頻率可達(dá)150MHZ（6.67ns），其核心電壓為1.8V，I/O口電壓3.3V，F(xiàn)lash編程電壓也為3.3V。 （2）高性能的32位CPU。能夠?qū)崿F(xiàn)16 x 16和32X32乘法操作，哈佛總線結(jié)構(gòu)，快速的中斷操作，尋址程序空間可達(dá)4M，尋址數(shù)據(jù)空間可達(dá)4G，在C/C+和匯編語言中代碼可得到優(yōu)化

3、，另外還可向下兼容TMS320F24X/LF240X處理器的代碼； （3）片上存儲器：閃存128K字，單訪問雙口RAM(SARAM)18k字； （4）引導(dǎo)(BOOT)ROM4K字，具有軟件啟動模式并包含標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表； （5）時(shí)鐘和系統(tǒng)控制采用鎖相環(huán)技術(shù)PLL來控制系統(tǒng)各模塊所需要的頻率；（6）具有3個(gè)外部中斷和外圍中斷擴(kuò)展模塊PIE(Peripheral Interrupt Expansion)，PIE可支持多達(dá)45個(gè)外部中斷；（7）具有3個(gè)32位的CPU定時(shí)器和適合電機(jī)控制的事件管理模塊EVA和EVB；（8）具有很強(qiáng)的外圍通訊功能:包括同步串行口SPI，通用異步串行口SCI，增強(qiáng)的eCAN和

4、多通道緩存串行口MCBSP；（9）16個(gè)通道、12位精度的A/D轉(zhuǎn)換器。（10）56個(gè)獨(dú)立可編程的多路通用輸入/輸出(GPIO)引腳。2.3 TMS320F2812 事件管理器模塊介紹TMS320F2812包含兩個(gè)事件管理器(EV)模塊EVA和EVB，這兩個(gè)EV模塊具有相同的功能，每個(gè)事件管理器模塊包括2個(gè)16位通用定時(shí)器 (GP)、 3個(gè)全比較PWM單元、 1個(gè)正交編碼電路以及3個(gè)捕獲單元，具體見圖1.GP1定時(shí)器能可以為所有的比較和PWM電路提供時(shí)基，這些比較單元通過可編程死區(qū)電路可以產(chǎn)生6個(gè)比較輸出或者PWM波形輸出，6個(gè)輸出中的任何一個(gè)輸出狀態(tài)都可單獨(dú)設(shè)置。比較單元的比較寄存器是雙緩沖

5、的，允許可編程的變換比較/PWM脈沖寬度；雙緩沖的周期和比較寄存器允許用戶根據(jù)需要對定時(shí)器(PWM)的周期和脈沖寬度進(jìn)行編程。 圖1 事件管理器A的功能模塊圖 （1）可編程通用定時(shí)器。 可用于產(chǎn)生采樣周期，作為比較單元產(chǎn)生PWM輸出以及軟件定時(shí)的時(shí)基。在向上或向下記數(shù)操作中，每個(gè)通用定時(shí)器有3種連續(xù)工作方式，具有可編程預(yù)定標(biāo)器的內(nèi)部或外部輸入時(shí)鐘。通用定時(shí)器也可為其他事件管理器子模塊提供時(shí)基；雙緩沖的周期和比較寄存器允許用戶根據(jù)需要對定時(shí)器(PWM)的周期和脈沖寬度進(jìn)行編程。通用定時(shí)器可獨(dú)立工作或互相同步工作，與通用定時(shí)器有關(guān)的比較寄存器可用作比較功能和PWM波形的產(chǎn)生。（2）全比較單元。主要

6、用來生成PWM波形，每個(gè)比較單元可以生成一對（兩路）互補(bǔ)的PWM波形，生成的6路PWM波形正好可以驅(qū)動一個(gè)三相橋電路。F2812的兩個(gè)事件管理器可產(chǎn)生16路獨(dú)立PWM信號。由3個(gè)具有可編程死區(qū)的全比較單元產(chǎn)生獨(dú)立的3對PWM信號，由通用定時(shí)器比較單元產(chǎn)生獨(dú)立的兩路PWM信號。對每一個(gè)比較單元輸出，死區(qū)的產(chǎn)生可單獨(dú)被使用/禁止。利用雙緩沖的ACTRx寄存器，死區(qū)產(chǎn)生器的輸出狀態(tài)可以被高速配置及改變。（3）正交解碼電路。 正交編碼脈沖(QEP)電路可以對引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2上的正交編碼脈沖進(jìn)行解碼和計(jì)數(shù)，可以直接處理光電碼盤的2路正交編碼脈沖進(jìn)行鑒相和4倍頻。另外，F(xiàn)2812

7、允許引腳CAP-QEPI(EVA的CAP3-QEPI1和EVB的CAP6-QEPI2)復(fù)位定時(shí)器2。（4）捕獲單元。用于捕獲輸入引腳上信號的跳變，兩個(gè)事件管理器模塊共有6個(gè)捕獲單元。每個(gè)單元各有一個(gè)兩級的FIFO緩沖堆棧。當(dāng)捕獲發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的中斷標(biāo)志被置位，并向CPU發(fā)中斷請求。注：1）PWM可以由通用定時(shí)器和全比較單元來產(chǎn)生，其中全比較單元產(chǎn)生6路PWM，每個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生一路PWM；2）在本次實(shí)訓(xùn)的PWM波形產(chǎn)生過程中并不會涉及到正交編碼電路以及捕獲單元。 生成對稱和非對稱PWM信號的條件 1、全比較單元非對稱PWM信號產(chǎn)生條件：1）將T1或T3設(shè)置為連續(xù)增計(jì)數(shù)模式；2）裝載周期寄存器=PWM

8、載波周期的數(shù)；3）COMCONA/B配置成使能比較操作，使能PWM輸出引腳。4）如果死區(qū)使能，設(shè)置死區(qū)時(shí)間值(DBTCONA/B的11-8位);5) 適當(dāng)?shù)嘏渲帽容^方式寄存器ACRTA/B。 圖2 定時(shí)器連續(xù)增模式下比較單元的非對稱PWM波形對稱PWM信號產(chǎn)生條件：1）將T1或T3的設(shè)置為連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式；2）裝載周期寄存器=PWM載波周期的數(shù)；3）COMCONA/B配置成使能比較操作，使能PWM輸出引腳。4）如果死區(qū)使能，設(shè)置死區(qū)時(shí)間值(DBTCONA/B的11-8位);5) 適當(dāng)?shù)嘏渲眉拇嫫鰽CRTA/B。 對稱PWM波形比非對稱PWM波形的優(yōu)越之處在于它存在有兩個(gè)相同長度的非激活區(qū)(無

9、效區(qū))，這兩個(gè)區(qū)分別位于PWM波形的起始和結(jié)束處。 圖3 定時(shí)器連續(xù)增/減模式下比較單元的對稱PWM波形2 定時(shí)器單元 圖4 定時(shí)器連續(xù)增模式下定時(shí)器單元的非對稱PWM波形圖5 定時(shí)器連續(xù)增模式下定時(shí)器單元的對稱PWM波形定時(shí)器PWM信號產(chǎn)生條件：1）將定時(shí)器設(shè)置為連續(xù)增計(jì)數(shù)或連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式；2）裝載周期寄存器=PWM載波周期的數(shù)；3）GPTCONA/B寄存器中相應(yīng)位配置成使能比較操作、計(jì)數(shù)方向、使能定時(shí)器PWM輸出引腳。4）TxCON設(shè)置計(jì)數(shù)模式，比較使能以及定時(shí)器使能等。注意：前面提及的兩種產(chǎn)生對稱和非對稱PWM波形之間的區(qū)別,一是產(chǎn)生的模塊不同一個(gè)是全比較單元，另外一個(gè)是定時(shí)器比較器

10、；二是全比較單元產(chǎn)生的PWM波形可以根據(jù)需要帶死區(qū)控制，而定時(shí)器產(chǎn)生的不帶死區(qū)控制；通過全比較單元產(chǎn)生PWM信號的相關(guān)設(shè)置：與全比較單元相關(guān)的PWM電路如下圖：圖6 全比較單元結(jié)構(gòu)框圖1）比較操作模式- 由比較控制寄存器(COMCONx)相關(guān)位決定2 ）EV定時(shí)器的計(jì)數(shù)值TxCNT不斷與比較寄存器的值進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)生匹配時(shí)，比較單元的兩個(gè)引腳的輸出電平按照方式控制寄存器ACTRA(或ACTRB)控制的位進(jìn)行跳變。 匹配時(shí),若比較被使能,則比較匹配中斷標(biāo)志位被置位,這時(shí)若中斷沒有被屏蔽,則會產(chǎn)生外設(shè)中斷請求,且輸出跳變的時(shí)序。3）比較單元操作的寄存器配置步驟： 將I/O口設(shè)置為PWM引腳模式；

11、設(shè)置和裝載比較動作寄存器ACTRA/B，決定PWM輸出的極性； 若死區(qū)使能，則設(shè)置和裝載死區(qū)控制寄存器DBTCONA/B，以決定死區(qū)的大??； 設(shè)置和裝載TxPR寄存器，以決定PWM波形的周期； 初始化比較周期寄存器CMPRx，設(shè)置和裝載比較控制寄存器COMCONA/B； 根據(jù)需要設(shè)置和裝載TxCON寄存器，來啟動比較操作； 如果需要更改占空比，則更新CMPRx寄存器的值，使輸出的PWM波形的占空比發(fā)生變化。 通過通用定時(shí)器產(chǎn)生PWM信號的相關(guān)設(shè)置：圖7 通用定時(shí)器功能模塊框圖從上面得定時(shí)器功能結(jié)構(gòu)圖可以看出，定時(shí)器要產(chǎn)生PWM信號，需要對以下的相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置：周期寄存器TxPR，比較寄存器

12、TxCMPR，控制寄存器TxCON，計(jì)數(shù)器寄存器TxCNT以及全局定時(shí)器控制寄存器GPTCONA/B.通用定時(shí)器輸出PWM波形的初始化過程： 將I/O口設(shè)置為PWM引腳模式設(shè)置通用定時(shí)器控制寄存器GPTCONA/B，設(shè)定各個(gè)定時(shí)器的計(jì)數(shù)方向，比較輸出是否允許以及輸出引腳極性。 根據(jù)PWM波形的周期設(shè)置TxPR； 設(shè)置TxCON確定各組定時(shí)器的工作方式，包括計(jì)數(shù)模式、時(shí)鐘源選擇、時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)因子、比較操作是否使能以及對比較寄存器和周期寄存器的控制。 根據(jù)PWM脈寬占空比設(shè)置TxCMPR. 新的占空比需要新的比較值，比較寄存器的值根據(jù)脈寬的要求不斷更新。 定時(shí)器一旦觸發(fā)（TxCON.TENABLE=

13、1），時(shí)鐘立即送入計(jì)數(shù)寄存器TxCNT進(jìn)行計(jì)數(shù),如果TxCON.TCOMPOE=1，即使能定時(shí)器的比較輸出，在TxCNT=TxCMPR時(shí)會從TxPWM引腳輸出方波2.3.4 PWM輸出的占空比計(jì)算1)、定時(shí)器計(jì)數(shù)方式配置為連續(xù)增/減方式。假設(shè)PWM的引腳輸出為高電平有效，比較寄存器的值為TxCMPR，周期寄存器的值為TxPR，正常時(shí)有0<TxCMPR<TxPR，通用定時(shí)器的工作模式為連續(xù)增/減方式。由于在一個(gè)周期內(nèi)會發(fā)生兩次比較匹配事件，如果兩次比較值相同，則會產(chǎn)生對稱的PWM波形。由于連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式的脈沖周期為T=2×TxPR，而有效電平時(shí)間為：t1=(TxPR -

14、 TxCMPRup) + (TxPR - TxCMPRdown)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，其中，TxCMPRup為第一次比較匹配值，TxCMPRdown為第二次比較匹配值，故PWM輸出波形的占空比為： q=t1/T=(2×TxPR - TxCMPRup - TxCMPRdown)/( 2×TxPR)在兩次比較匹配值相等時(shí)(即TxCMPRup= TxCMPRdown時(shí))，PWM輸出的占空比為： q= t1/T=(TxPR - TxCMPR)/TxPR 2)、定時(shí)器計(jì)數(shù)方式配置為連續(xù)遞增計(jì)數(shù)模式。假設(shè)PWM的引腳輸出為高電平有效，比較寄存器的值為TxCMPR，周期寄存器的值為TxPR，正常時(shí)

15、有0<TxCMPR<TxPR，通用定時(shí)器的工作模式為連續(xù)增方式。比較寄存器中的值代表了從計(jì)數(shù)周期開始到第一次匹配發(fā)生之間花費(fèi)的時(shí)間（即無效相位的長度），這段時(shí)間等于定標(biāo)的輸入時(shí)鐘周期乘以TxCMPR寄存器的值。因此，有效電平長度就等于： t1=(T x P R -（TxCMPR）1)個(gè)定標(biāo)的輸入時(shí)鐘周期，也就是輸出脈沖的寬度。故PWM輸出波形的占空比為： q=t1/T=(TxPR TxCMPR + 1)/TxPR注意：1)如果是采用全比較單元生成PWM信號，則上面的占空比的技術(shù)中使用的是CMPRx寄存器中設(shè)置的值；2)上面的計(jì)算是假設(shè)PWM的輸出引腳為高電平有效，如果是設(shè)置為低電平

16、有效，則占空比的計(jì)算公式需要做出相應(yīng)的改變。三、任務(wù)一實(shí)現(xiàn)的基本步驟：1、結(jié)合學(xué)習(xí)前面的F2812 PWM波形產(chǎn)生的相關(guān)知識分析任務(wù)要求；2、根據(jù)提供的相關(guān)頭文件，.c源文件以及鏈接器命令文件.cmd建立該任務(wù)的工程文件，工程文件要求命名為PWM_學(xué)號.pjt； 3、根據(jù)任務(wù)分析的結(jié)論，結(jié)合前面的基礎(chǔ)知識以及相關(guān)資料著手代碼的編寫，在代碼編寫過程中要求有代碼注釋。下面的代碼是該任務(wù)的主函數(shù)，相關(guān)外設(shè)的初始化和中斷設(shè)置已經(jīng)完成，要求在void init_eva(void)函數(shù)中完成要求的PWM波形代碼。/*頭文件*/ #include "DSP281x_Device.h" /

17、 DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File/ 產(chǎn)生PWM波形的函數(shù)聲明void init_eva(void);void main(void)/*系統(tǒng)初始化，包括：PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks */ InitSysCtrl();/ Initialize only GPAMUX and GPBMUX for this test EALLOW; / Enable PWM pins Gpio

18、MuxRegs.GPAMUX.all = 0x003F; / EVA PWM 1-6 pins EDIS; / Clear all interrupts and initialize PIE vector table:/ Disable CPU interrupts DINT;/ Initialize PIE control registers to their default state. InitPieCtrl();/ Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000; IFR = 0x0000;/ Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt InitPieVectTable(); / 該子函數(shù)實(shí)現(xiàn)要求的PWM波形 init_eva();/ Just sit and loop forever:/ PWM pins can be observed with a scope. for(;); / 在該函數(shù)中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的PWM波形void init_eva() /* 要