用DSP56F805 PWM模塊輸出高頻正弦波

針對(duì)Motorola DSP56F805的PWM模塊中不能產(chǎn)生高頻正弦波的缺點(diǎn)，根據(jù)SPWM原理，由直接面積等效法，計(jì)算出對(duì)應(yīng)脈沖的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，然后編程實(shí)現(xiàn)，經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)調(diào)制出的正弦波具有良好的特性。
DSP56F805是一種專門(mén)用來(lái)控制電機(jī)的微處理器，內(nèi)部具有各種功能模塊，例如，A／D轉(zhuǎn)換模塊、PWM模塊、定時(shí)器模塊等，為開(kāi)發(fā)基于DSP的系統(tǒng)提供了很大便利。針對(duì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，Motorola為我們提供了相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)工具CodeWarrior及SDK，使得我們開(kāi)發(fā)基于Motorola DSP的系統(tǒng)更加方便快捷。

1 問(wèn)題的描述

Motorola的嵌入式SDK(Software Development Kit)是一個(gè)API、庫(kù)、服務(wù)、規(guī)則的集合體，它加速了DSP的開(kāi)發(fā)工作。但是，它的定時(shí)器在實(shí)現(xiàn)小時(shí)間定時(shí)方面的準(zhǔn)確度卻不高，對(duì)實(shí)現(xiàn)高頻正弦波(10～100kHz)有一定的難度。因此，可采用軟件延時(shí)的方法來(lái)控制脈沖序列的輸出，這為實(shí)現(xiàn)高頻正弦波奠定了基礎(chǔ)。另外，由于DSP56F805提供了PWM模塊，主要用于電機(jī)控制，輸出為PWM0一WM5六路輸出，為電機(jī)控制提供了方便。但是該模塊不能提供高頻輸出，在實(shí)現(xiàn)高頻正弦波調(diào)制方面是個(gè)難點(diǎn)。因此，筆者沒(méi)有利用PWM模塊，而是采用通用I／0口作為輸出。

2 脈寬的求解原理

直接面積等效法的原現(xiàn)可用圖1予以說(shuō)明。任取正弦波中的一個(gè)小區(qū)間△t，相正弦波面積為S1，所要產(chǎn)的PWM脈沖面積S2與S1等。在正弦波與脈沖高度知的條件下，可計(jì)算出脈寬度ζi。從而`得到對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)，計(jì)算出一個(gè)正弦波周期內(nèi)所對(duì)應(yīng)所有脈沖高度已知的條件，可計(jì)算出一個(gè)正弦波周期內(nèi)所對(duì)應(yīng)怕有脈沖序列相對(duì)應(yīng)時(shí)間的位置。

根據(jù)具體的計(jì)算公式，可利用C語(yǔ)言編程計(jì)算出脈沖序列中每個(gè)脈沖的相對(duì)寬度及位置，如下所示：

main()
{
unsignedinti；
float del，del2，x[20]，xz[20]，xl[20]，xr[20]，y[20]；
unsigned int xy[34]；
if(fp=fopen(“d600”，“w”)==NULL)
{pfintff“can’t openthisfile＼n”；exit(O)；}
del=3.14159／8；
del2=3.14159／16；
x[O]=O；
xl[O]=O：
for(i=1；i<17；i++)
{
x[i]=i*3.14159／8；
xz[i]=x[i-1]+del2；
y[i]=del+cos(x[i-1])一cos(x[i]);
xl[i]=xz[il+y[i]／4；
xr[i]=xz[i]-y[i]／4；
xy[2*i-1]=(xT[i]-xl[i-1])*50000／6 28318；
xy[2*i]=(xl[i]一xr[i])*50000／6.28318；
printff“y[％d]=％f％f％fn”，i，y[i]，xr[i]，xl[i])；
printf(“xy[％d=％d”，i+i-1，xy[i+i-1])；printf(“xy[％d]=％dn”，
i+i，xy[i+i])；
}
for(i=l；i<9；i++)fprintf(fp，“％u，”，xy[i])；fprintf(fp，“n”)；
for(i=9；i<17；i++)fprintfp．“％u，”，xy[il)；fprintf(fp，“n”)：
for(i=17；i<25；i++)fprintf(fp，“％u，”，xy[i])；fprintf(fp，“n”)；
for(i=25；i<33；i++)fprintf(fp，“％u，”，xy[i])；fprintfffp，“n”)；
fclose(fp)；
計(jì)算結(jié)果為:
xy[321={1562，1865，979，2425，485，2853，155，3085，39，3085，155，2853，485，2425，979，1865，1562，1259，2145，699，2639，27l，2969，39，3085，39，2969，27l，2639，699，2145，1259}；
由此便得到一周期內(nèi)所對(duì)應(yīng)16個(gè)脈沖序列的相對(duì)位置xy[1]~xy[31]。如果想得到所需要的頻率，還需要對(duì)直接面積等效法的原理可用圖1予以說(shuō)明。任取正其進(jìn)行相應(yīng)的變換。

采用通用輸出口PB0作為脈沖輸出口，然后配以簡(jiǎn)單的阻容電路進(jìn)行濾波，便可實(shí)現(xiàn)所需的各種頻率的高頻正弦波。正弦波輸出電路如圖2所示。

4 軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)計(jì)算出的脈沖開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)，通過(guò)軟件延時(shí)的方法來(lái)控制每個(gè)脈沖的開(kāi)關(guān)時(shí)間，以完成脈沖輸出的程序。但是，如果想得到相應(yīng)的頻率，必須對(duì)xy[i]作相應(yīng)的變換。
以一個(gè)周期16個(gè)脈沖為例，計(jì)算出一個(gè)基準(zhǔn)周期內(nèi)各個(gè)脈沖的起停位置xy[1]~xy[31]，如果需要其它頻率值，可通過(guò)相應(yīng)的數(shù)值變換得到。
例如，要獲得6OOHz的正弦波，作如下變換：
for(i=0;i<33;i++)
SinDataF2[i]=(UWord32)xy[i]*237／(10*Fs)
其中Fs-600。
因此，輸出一個(gè)周期正弦波算法的流程圖如圖3所示。

具體實(shí)現(xiàn)程序如下：
void SpwmGenerate(UWordl6 FI，UWordl6 F2){
intl；
UWordl6j；
UWordl6*pSinDataFlF2；
asm(bfclr#$8101，x：(PWMA_BASE+$3))
while(SpwmRun){
pSinDataFlF2=pSinDataFlF2reg；
for(i=0;i<32；i++，pSinDataFlF2++){
for(j=1;J<*pSinDataFlF2;j++)；
asm(bfchg#$8101，x:(PWMA-BASE+$3))；
}
}
}
5 結(jié)論
經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，輸出正弦波有很好的特性，可以謂制出不同頻率的正弦信號(hào)，在DSP的其它應(yīng)用方面有一定參考價(jià)值。