PWM波的產(chǎn)生過程？如何觸發(fā)ADC呢？

PWM脈寬調(diào)制技術(shù)在控制領(lǐng)域中是非常常用的技術(shù)，電機(jī)控制、電源控制等都是通過PWM進(jìn)行驅(qū)動(dòng)IGBT或MOSFET等開關(guān)器件進(jìn)行相關(guān)控制的。

目前所在公司的項(xiàng)目中需要用到PWM驅(qū)動(dòng)功率放大電路，用以控制電流輸出，同時(shí)也是通過EPWM觸發(fā)ADC進(jìn)行采樣電流，故此進(jìn)行學(xué)習(xí)總結(jié)。

本次總結(jié)主要有以下內(nèi)容：

1、PWM波的產(chǎn)生過程；

2、如何觸發(fā)ADC？

1、PWM的介紹

1.1 時(shí)鐘

我一直在強(qiáng)調(diào)時(shí)鐘的重要性，因?yàn)闆]有時(shí)鐘，芯片的很多外設(shè)模塊是無法工作的，在你編程的過程中可能就會(huì)遇到因?yàn)闆]有使能時(shí)鐘導(dǎo)致模塊無法工作的情況，所以當(dāng)你的程序其他配置沒有問題，卻無法進(jìn)行具體的寄存器操作時(shí)，你應(yīng)該考慮查看是否打開了時(shí)鐘。

EPWM的時(shí)基模塊工作需要的時(shí)鐘信號(hào)，通過對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻得到時(shí)基時(shí)鐘（紅圈1）進(jìn)行設(shè)置，主要是通過 時(shí)基控制寄存器（TBCTL） 的高速時(shí)基時(shí)鐘分頻位 **HSPCLKDIV[9:7] 和時(shí)基時(shí)鐘分頻位 CLKDIV[12:10] **進(jìn)行分頻設(shè)置，通常設(shè)置為 1分頻 ，即 時(shí)基時(shí)鐘為系統(tǒng)時(shí)鐘 。

TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV * CLKDIV)

// 設(shè)置TBCLK
EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = 0x0U;
EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = 0x0U;

注意： TBCLK時(shí)基時(shí)鐘是否使能，EPWM模塊時(shí)鐘是否使能（如下圖Figure1），對(duì)TBCLK時(shí)基時(shí)鐘以及使用的EPWM1模塊時(shí)鐘進(jìn)行使能，在程序中（DSP2833x_SysCtrl.c中）置1，具體程序如下所示：

SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM1ENCLK = 1; // ePWM1
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1; // Enable TBCLK within the ePWM

1.2 ePWM結(jié)構(gòu)及組成單元

F28335的PWM模塊是加強(qiáng)模塊，這個(gè)加強(qiáng)表現(xiàn)在它各個(gè)ePWM的獨(dú)立性，每個(gè)ePWM小模塊都由兩路ePWM輸出組成，分別為ePWMxA和ePWMxB，這一對(duì)PWM輸出，可以配置成三種輸出：

• 兩路獨(dú)立的單邊沿PWM輸出；
• 兩路獨(dú)立的但互相對(duì)稱的雙邊沿PWM輸出；
• 一對(duì)雙邊沿非對(duì)稱的PWM輸出；

DSP28335共有18路PWM，6組 * 2 EPWM（A、B）+ 6路APWM，結(jié)構(gòu)圖如下所示。

每組EPWM包括7個(gè)模塊：

時(shí)基模塊TB

比較計(jì)數(shù)模塊CC

動(dòng)作模塊AQ

死區(qū)模塊DB

斬波模塊DC

事件觸發(fā)模塊ET

錯(cuò)誤聯(lián)防模塊TZ

每個(gè)模塊各自作用如下：

TB ：為輸出PWM產(chǎn)生始終基準(zhǔn)TBCLK，配置PWM的時(shí)鐘基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器TBCTR，設(shè)置計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式，配置硬件或軟件同步時(shí)鐘基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器，確定ePWM同步信號(hào)輸出源；

CC：確定PWM占空比，以及ePWM輸出高低電平切換時(shí)間；

AQ：確定計(jì)數(shù)器和比較寄存器匹配時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作，即ePWM 高低電平的切換；

DB：配置輸出PWM上升沿或下降沿延時(shí)時(shí)間，也可以將A、B兩通道配置成互補(bǔ)模式，我做的逆變器就是將ePWM配置成互補(bǔ)模式。死區(qū)時(shí)間可以編程確定；

PC：產(chǎn)生高頻PWM載波信號(hào)；

TZ：當(dāng)外部有錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，對(duì)PWM輸出進(jìn)行相應(yīng)處理，比如全置高，或拉低，或置為高阻態(tài)，從而起到保護(hù)作用。當(dāng)然該功能也可以通過軟件強(qiáng)制產(chǎn)生；

EZ：使能ePWM中斷，使能ePWM觸發(fā)ADC采樣，確定事件產(chǎn)生觸發(fā)的速度和清除相關(guān)事件標(biāo)志位。

ePWM模塊的7個(gè)模塊就像一條生產(chǎn)線，一級(jí)一級(jí)的經(jīng)過，但DSP更高級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)通過配置，使得ePWM只經(jīng)過我選擇的生產(chǎn)線，沒有被選擇上的就不要經(jīng)過。

例如，死區(qū)控制模塊可以需要也可以不需要，這就看實(shí)際系統(tǒng)需不需要了。在實(shí)際使用ePWM時(shí)，正常的發(fā)出PWM波往往只要要配置TB、CC、AQ、DB、ET五個(gè)模塊。

上面講了那么多，那PWM波到底是如何產(chǎn)生的呢？接下來就開始講解這個(gè)問題。

2、PWM的產(chǎn)生

2.1 時(shí)基模塊-設(shè)置PWM產(chǎn)生的三種模式

PWM產(chǎn)生的三種模式分別為：up模式、down模式、up-down模式。

PWM產(chǎn)生的本質(zhì)是信號(hào)通過與載波比較，根據(jù)設(shè)置輸出高低電平，占空比由一個(gè)周期內(nèi)高電平的時(shí)間決定。 在實(shí)際實(shí)現(xiàn)上，載波通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)得到，其周期值TBPRD即為載波計(jì)數(shù)最大值（峰值），信號(hào)是根據(jù)具體需求經(jīng)過PI控制器輸出得到，與載波進(jìn)行比較后產(chǎn)生相應(yīng)占空比。如up-down模式，如下圖1-2-1所示。

2.2 周期和頻率的計(jì)算

1、up和down模式是向上計(jì)數(shù)和向下計(jì)數(shù)，其周期和頻率的計(jì)算公式一致，為：

Tpwm = （TBPRD+1）* t_TBCLK

Fpwm= 1 / Tpwm

2、up-down模式是先向上計(jì)數(shù)后向下計(jì)數(shù)，其周期和頻率的計(jì)算公式為：

Tpwm = 2 * TBPRD*t_TBCLK

Fpwm= 1 / Tpwm

在實(shí)際開發(fā)中，一般選用up-down模式，較前兩種模式優(yōu)勢(shì)在于增長平滑，無較大突變，更適合實(shí)際應(yīng)用。

實(shí)際設(shè)置PWM的頻率為10KHz，TBCLK為150MHz，則可計(jì)算出周期為：

PRD = 150 000 000 / （10 000 * 2）= 7500

2.3 計(jì)數(shù)比較模塊-比較事件產(chǎn)生，決定占空比

計(jì)數(shù)比較模塊主要是通過時(shí)基計(jì)數(shù)的值與比較寄存器CMPA、CMPB進(jìn)行比較，比如圖1-2-1的值3900設(shè)置為CMPA的值，根據(jù)設(shè)置，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于或小于CMPA的值，AQ進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作（置高或置低），就能得到相應(yīng)占空比的PWM波。

比較主要有四種情況：

1、TBCTR = CMPA，PWM根據(jù)AQ動(dòng)作；

2、TBCTR = CMPB，PWM根據(jù)AQ動(dòng)作；

3、TBCTR = PRD，PWM根據(jù)AQ動(dòng)作；

4、TBCTR = 0，PWM根據(jù)AQ動(dòng)作；

注意： up或down模式只比較一次，而up-down模式比較兩次。

實(shí)際過程中，比較的這個(gè)值時(shí)不斷變化的，根據(jù)具體需求（參考值）通過PID控制器在不斷調(diào)整，輸出不同占空比的PWM，達(dá)到控制的目的。

2.3 動(dòng)作模塊AQ–根據(jù)比較結(jié)果動(dòng)作，決定占空比

動(dòng)作模塊AQ根據(jù)動(dòng)作模塊寄存器AQCTLA、AQCTLB的設(shè)置對(duì)比較事件進(jìn)行動(dòng)作。

主要有四種動(dòng)作模式：

1、不動(dòng)作

2、置低

3、置高

4、翻轉(zhuǎn)

動(dòng)作模塊事件優(yōu)先級(jí)

不同模式下的動(dòng)作事件是有優(yōu)先級(jí)的，up-down模式在向上計(jì)數(shù)和向下計(jì)數(shù)的過程中，事件優(yōu)先級(jí)不一樣。所有模式下，軟件強(qiáng)制事件的優(yōu)先級(jí)最高。

至此，PWM的產(chǎn)生基本得到解答。具體是：

1、設(shè)置TBCLK時(shí)鐘以及模塊時(shí)鐘使能；
2、選擇up-down模式，確定頻率，得到周期值；
3、確定比較事件以及動(dòng)作模式，決定PWM的占空比，即可得到PWM波。=

3、如何觸發(fā)ADC？

這里主要講解一下思路。

觸發(fā)ADC的事件主要涉及到PWM模塊的事件觸發(fā)模塊ET，根據(jù)時(shí)基模塊和計(jì)數(shù)比較模塊輸入的比較事件以及CTR_Dir時(shí)基計(jì)數(shù)方向產(chǎn)生相應(yīng)事件，設(shè)置事件觸發(fā)選擇寄存器ETSEL，選擇觸發(fā)ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換或進(jìn)行中斷請(qǐng)求。

ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào)為EPWMxSOCA和EPWMxSOCB，根據(jù)ADC的設(shè)置選擇某個(gè)信號(hào)或兩個(gè)信號(hào)。

觸發(fā)ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的具體設(shè)置為：

1、設(shè)置哪種觸發(fā)事件，
TBCTR = CMPA
TBCTR = CMPB
TBCTR = PRD
TBCTR = 0
2、什么事件模式下情況觸發(fā)
每個(gè)事件、每2個(gè)事件、每3個(gè)事件，一般是設(shè)置為每個(gè)事件觸發(fā)ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。