DSP 第八章片内外设

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1、 8 3全比较单元 每个事件管理模块有3个全比较单元全比较单元组成 3个16位的比较寄存器 CMPRx 带荫影寄存器 一个比较控制寄存器 COMCONA B 一个16位的比较方式控制寄存器 ACTRA B 带荫影寄存器 6个比较 PWM 三态 输出引脚控制和中断逻辑 3个全比较单元和相关的PWM电路的时基都由通用定时器1 EVA 和通用定时器3 EVB 提供 全比较单元结构框图 全比较输入 输出比较单元的输入 控制寄存器的控制信号 通用定时器1 T1CNT 及它们的下溢和周期匹配信号 复位信号 比较单元的输出 比较匹配信号 如果比较操作使能 该匹配信号将置中断标志位比较单元相关的两个输出引脚上

2、发生跳变 全比较操作模式 EVA 通用定时器1的计数器不断与比较寄存器的值进行比较 当发生匹配时 比较单元的两个输出将根据方式控制寄存器 ACTRA 中的位进行跳变 高有效触发或低有效触发 当发生匹配且比较使能时 比较单元的比较中断寄存器将被置位 如果中断不屏蔽 则产生外设中断请求信号 输出跳变的时序 中断标志位的设置和中断请求的产生都与通用定时器的比较操作相同 输出逻辑 死区单元和空间矢量PWM单元可改变比较单元在比较模式下的输出 全比较单元操作所需的寄存器配置 全比较单元的中断和复位 每个比较单元都有一个可屏蔽的中断标志使能位 如果比较操作被使能 比较匹配后的1个CPU时钟周期后比较单元的

3、中断标志将置位 如果中断没有被屏蔽 则将产生一个外设中断请求 当任何复位事件发生时 所有与比较单元相关的寄存器都复位为0 且所有的比较输出引脚被置成高阻态 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位15 CENABLE 比较使能位 0禁止比较操作1使能比较操作 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位14 13 CLD1 0 比较寄存器CMPRx重载条件 00当T1CNT 0时 即下溢 01当T1CNT 0或T1CNT T1PR时 即下溢或周期匹配 10立即11保留 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位12

4、SVENABLE 空间矢量PWM模式使能位 0禁止空间矢量PWM模式1使能空间矢量PWM模式 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位11 10 ACTRLD1 0 方式控制寄存器重载条件 00当T1CNT 0时 即下溢 01当T1CNT 0或T1CNT T1PR时 即下溢或周期匹配 10立即11保留 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位9 FCOMPOE 比较输出使能位 PDPINTA有效时 此位清00禁止PWM输出 引脚为高阻态1使能PWM输出 全比较单元的寄存器 比较控制寄存器A COMCONA 7411H 位8 PDPINTA

5、STATUS 这一位反映了当前PDPINTA引脚的状态 全比较单元的寄存器 比较方式控制寄存器A ACTRA 7413H 位15 SVRDIR 空间矢量PWM旋转方向位 仅用于空间矢量PWM输出的产生0正向 CCW 1反向 CW 全比较单元的寄存器 比较方式控制寄存器A ACTRA 7413H 位14 12 D2 D1 D0 基本的空间矢量位 仅用于空间矢量PWM输出的产生 全比较单元的寄存器 比较方式控制寄存器A ACTRA 7413H 位11 10 CMP6ACTl1 0 引脚PWM6 IOPB3的比较输出方式选择位 00强制低01低有效10高有效11强制高 全比较单元的寄存器 比较方式控

6、制寄存器A ACTRA 7413H 位9 8 CMP5ACTl1 0 引脚PWM5 IOPB2的比较输出方式选择位 00强制低01低有效10高有效11强制高 8 4用全比较单元产生三相脉宽调制电路PWM 主要用于产生三相逆变器的六个功率器件的PWM驱动信号 三相逆变器 一相桥臂上的一对带死区的互补驱动信号 8 4用全比较单元产生三相脉宽调制电路PWM 组成 非对称 对称波形发生器 可编程的死区单元 DBU 输出逻辑 空间矢量PWM状态机 PWM电路结构框图 可编程的死区单元 EVA和EVB模块都有各自的可编程的死区单元可编程死区单元具有以下特点 一个可读 写的16位死区控制寄存器DBTCONA

7、 B 一个输入时钟预分频器 X 1 X 2 X 4 X 8 x 16内部CPU时钟输入 3个4位减计数定时器 控制逻辑 死区控制寄存器DBTCONA B 7415H 位11 8 DBT3 DBT0 死区定时器周期这些位规定了3个4位死区定时器的周期值m 死区控制寄存器DBTCONA B 7415H 位7 EDBT3 死区定时器3使能位 对比较单元3的引脚PWM5和PWM6而言 0禁止1使能 死区控制寄存器DBTCONA B 7415H 位6 EDBT2 死区定时器2使能位 对比较单元2的引脚PWM3和PWM4而言 0禁止1使能 死区控制寄存器DBTCONA B 7415H 位5 EDBT1 死

8、区定时器1使能位 对比较单元1的引脚PWM1和PWM2而言 0禁止1使能 死区控制寄存器DBTCONA B 7415H 位4 2 DBTPS2 DBTPS0 死区定时器的预分频器p000X 1001X 2010X 4011X 8100X 16101X 32110X 64111X 128 死区单元的输入和输出 死区单元的输入 PH1 PH2 PH3 分别是由全比较单元1 2和3的非对称 对称波形发生器产生的 死区单元的输出 DTPH1 DTPH1 DTPH2 DTPH2 DTPH3 DTPH3 死区的产生 对应于每个死区输入信号PHx 产生两个输出信号DTPHx和DTPHx 当比较单元和相关输出

9、的死区未被使能时 这两个输出信号完全相同 当比较单元的死区单元使能时 这两个信号的跳变沿被一段称作死区的时间间隔分开 该时间间隔由DBTCONx寄存据中的相应位决定 死区时间间隔 m p x 输出逻辑 输出逻辑电路决定了比较发生匹配时 输出引脚PWMx x 1 12 上的输出极性和方式 每个比较单元相关的输出方式可分为低有效高有效强制低强制高比较单元的PWM输出极性和方式通过ACTRx寄存器中相应的位来配置 当发生以下任何一种情况时 所有的PWM输出引脚都置成高阻态 软件清COMCONx 9位 由硬件将PDPINTx引脚上的电平拉低 发生任何复位事件 PWM信号产生的设置步骤 应用全比较单元和

10、相关电路产生的三相PWM波形输出的事件管理器相关寄存器设置步骤如下 设置和装载ACTRx寄存器 设定输出的极性和方式 设置和装载DBTCONx寄存器 使能死区 设定死区宽度 设置和装载T1PR或T3PR寄存器 设定PWM波形 载波 的周期 初始化CMPRx寄存器 设置和装载COMCONx寄存器 使能比较 比较输出等 设置和装载T1CON或T3CON寄存器 设定计数模式等 不对称波形 连续增计数模式对称波形 连续增 减计数模式 更新CMPRx寄存器的值 改变输出PWM波形的占空比 比较单元和PWM电路产生非对称PWM波形 比较单元和PWM电路产生对称PWM波形 SPWM信号的产生 事件管理器的空

11、间矢量PWM波形产生 空间矢量PWM是指构成三相功率转换器的6个功率晶体管之间的一种特殊开关机制 可以使三相交流电动机绕组中产生的电流谐波失真最小 因此 广泛应用于交流电动机控制系统中 与传统的采用正弦波调制来产生PWM信号的方法相比 它可以更有效地利用电源电压 三相功率转换电路 按180度的工作方式 六个晶体管的闭合及断开状态共有8种可能组合 形成了8种对应的电动机的线电压 相电压 以直流电源电压Ud为单位 三相功率转换电路通断状态与输出电压 U240 100 U300 101 开关电路举例 基本空间电压矢量 加在电动机上的三相电压转换到dq坐标系 形成8个基本空间电压矢量 其中2个零电压矢

12、量 利用基本空间电压矢量形成输出空间电压矢量 其中 如图所示的区间Ux U0 001 Ux 60 U60 011 U0 O000或O111 EV模块具有极大简化过整空间矢量PWM波形产生的内置硬件电路 产生空间矢量PWM波形需要设置以下寄存器 设置ACTRx寄存器用来定义比较输出引脚的输出方式 设置COMCONx寄存器来使能比较操作和空间矢量PWM模式 并把CMPRx的重载条件设置为下溢 将通用定时器1或3设置成连续增 减计数模式 并启动定时器 确定在二维d q坐标系下输入到电机的电压Uout 大小 相位 转向 确定每个PWM周期的以下参数 两个相邻矢量 Ux和Ux 60根据Uout 的大小

13、相位计算参数T1 T2和To 将相应于Ux的开启方式写入到ACTRx 14 12位中 并将0写入ACTRx 15中 CCW 或者将Ux 60的开启方式写入ACTRx l4 12 并将1写入ACTRx 15中 CW 将二分之一T1的值写入到CMPR1寄存器 将二分之一 T1十T2 的值写入到CMPR2寄存器 产生空间矢量PWM波形的寄存器设置 空间矢量PWM的硬件操作 在每个周期的开始 将PWM输出置成由ACTRx 14 12设置的新方式Ux 在增计数期间 当CMPR1和通用定时器1或3发生第一次匹配时 T1 2 如果ACTRx 15为0 CCW 则将PWM输出开启到方式Ux 60 如果ACTR

14、x 15为1 CW 则将PWM输出开启到方式Ux 60 在增计数期间当CMPR2和通用定时器1或3发生第一次匹配时 T1 2 T2 2 如果ACTRx 15为1 则将PWM输出开启到方式 000 或 111 以它们与第二类输出方式之间只有1位的差别 在减计数期间 当CMPR2和通用定时器1或3发生第二次匹配时 将PWM输出置回到第二类输出方式 在减计数期间 当CMPR1和通用定时器1或3发生第二次匹配时 将PWM输出置回到第一类输出方式 空间矢量PWM的硬件操作 SVRDIR 0 D2D1D0 001 空间矢量PWM的硬件操作 SVRDIR 1 D2D1D0 101 在产生空间矢量PWM输出中

15、只用到了比较寄存器CMPR1和CMPR2 且CMPR1 CMPR2 T1PR 8 5捕获单元 捕获单元用于捕获输入引脚上的电平跳变并记录其跳变发生的时间 每个EV模块有捕获单元引脚有3个 CAPx 对于EVA 可以选择通用定时器1或2作为它们的时基 然而CAP1和CAP2一定要选择相同的定时器作为它们的时基 当捕获输入引脚CPAx上检测到所选的跳变时 所选的GP定时器的计数值被捕获并存入到一个2级深的FIFO堆栈中 捕获单元的结构框图 捕获单元的特性 每个EV 1个16位的捕获控制寄存器CPACONx 可读 写 1个16位的捕获FIPO状态寄存器CAPFIFOx可选择通用定时器1 2 对EVA

16、 或者3 4 对EVB 作为时基 3个16位2级深的FIFO堆栈 CAPxFIFO 每个捕获单元一个 3个施密特触发器输入引脚对EVA CAP1 2 3对EVB CAP4 5 6 每个捕获单元一个输入引脚 用户定义的跳变检测方式 上升沿 下降沿 或者上升下降沿 3个可屏蔽的中断标志位 每个捕获单元一个 捕获单元操作 在捕获单元使能后 输入引脚上的指定跳变将所选通用定时器的计数值装入到相应的FIFO堆栈 相应的中断标志位被置位 如果该中断标志没有被屏蔽 则外设中断将产生一个中断请求信号 每当将捕获到的新计数值存人到FIFO堆栈时 捕获FIFO状态寄存器 CAPFIFOx 的相应位就进行调整以反映FIFO堆栈新的状态 从捕获单元输入引脚处发生跳变到所选通用定时器的计数值被锁存之间的延时需要2个CPU时钟周期 捕获单元时基的选择对于EVA模块 捕获单元CAP3有自己独立的时基选择位 而CAP1和CAP2要共用一个时基 捕获单元的操作并不影响任何通用定时器或与通用定时器相关的比较 PWM操作 捕获单元的设置为使捕获单元能正常工作 需对以下寄存器进行设置 初始化捕获FIF0状态寄存器 CAPFI