利用DSP56F805 的PWM模块输出高频正弦波设计方案

利用DSP56F805 的PWM模块输出高频正弦波设计方案

    DSP56F805是一种专门用来控制电机的微处理器，内部具有各种功能模块，例如，A／D转换模块、PWM模块、定时器模块等，为开发基于DSP的系统提供了很大便利。针对开发系统，Motorola为我们提供了相应的软件开发工具CodeWarrior及SDK，使得我们开发基于Motorola DSP的系统更加方便快捷。

   针对Motorola DSP56F805的PWM模块中不能产生高频正弦波的缺点，根据SPWM原理，由直接面积等效法，计算出对应脉冲的起始点和终点，然后编程实现，经调试发现调制出的正弦波具有良好的特性。 

1 问题的描述
    Motorola的嵌入式SDK(Software Development Kit)是一个API、库、服务、规则的集合体，它加速了DSP的开发工作。但是，它的定时器在实现小时间定时方面的准确度却不高，对实现高频正弦波(10～100kHz)有一定的难度。因此，可采用软件延时的方法来控制脉冲序列的输出，这为实现高频正弦波奠定了基础。另外，由于DSP56F805提供了PWM模块，主要用于电机控制，输出为PWM0一WM5六路输出，为电机控制提供了方便。但是该模块不能提供高频输出，在实现高频正弦波调制方面是个难点。因此，笔者没有利用PWM模块，而是采用通用I／0口作为输出。

2 脉宽的求解原理

    直接面积等效法的原现可用图1予以说明。任取正弦波中的一个小区间△t，相正弦波面积为S1，所要产的PWM脉冲面积S2与S1等。在正弦波与脉冲高度知的条件下，可计算出脉宽度ζi。从而`得到对应的开关点，计算出一个正弦波周期内所对应所有脉冲高度已知的条件，可计算出一个正弦波周期内所对应怕有脉冲序列相对应时间的位置。

    根据具体的计算公式，可利用C语言编程计算出脉冲序列中每个脉冲的相对宽度及位置，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％f\n”，i，y[i]，xr[i]，xl[i])；
    printf(“xy[％d=％d”，i+i-1，xy[i+i-1])；printf(“xy[％d]=％d\n”，
    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)；
    计算结果为:
    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}；
    由此便得到一周期内所对应16个脉冲序列的相对位置xy[1]~xy[31]。如果想得到所需要的频率，还需要对直接面积等效法的原理可用图1予以说明。任取正其进行相应的变换。

3 硬件电路
    采用通用输出口PB0作为脉冲输出口，然后配以简单的阻容电路进行滤波，便可实现所需的各种频率的高频正弦波。正弦波输出电路如图2所示。

4 软件设计
    根据计算出的脉冲开关时间点，通过软件延时的方法来控制每个脉冲的开关时间，以完成脉冲输出的程序。但是，如果想得到相应的频率，必须对xy[i]作相应的变换。
    以一个周期16个脉冲为例，计算出一个基准周期内各个脉冲的起停位置xy[1]~xy[31]，如果需要其它频率值，可通过相应的数值变换得到。
    例如，要获得6OOHz的正弦波，作如下变换：
    for(i=0;i<33;i++)
    SinDataF2[i]=(UWord32)xy[i]*237／(10*Fs)
    其中Fs-600。
    因此，输出一个周期正弦波算法的流程图如图3所示。

    具体实现程序如下：
    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 结论
    经过调试发现，输出正弦波有很好的特性，可以谓制出不同频率的正弦信号，在DSP的其它应用方面有一定参考价值。