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运用用户可编程序列发生器简化时序要害使用事例解析

如今的嵌入式应用非常复杂,需要通过单个单片机处理多个功能。这些应用需要增强安全性、支持实时响应的最佳执行时间以及无缝同步各个功能。从具有集成功率因数校正的电机控制到光强度处理,复杂应用需要在各个模

  现在的嵌入式运用非常杂乱,需求经过单个单片机处理多个功用。这些运用需求增强安全性、支撑实时呼应的最佳履行时刻以及无缝同步各个功用。从具有集成功率因数校对的电机操控到光强度处理,杂乱运用需求在各个模块之间轻松切换。处理器驱动的守时和排序解决计划受固有延时的影响,这种延时无法一直准确猜测。这种办法还占用了名贵的CPU带宽,导致其功用未得到充分利用,而经过卸载这些功用可优化运用程序功用。Microchip的16位dsPIC33数字信号操控器(DSC)中的外设触发信号发生器(PTG)是独立于内核的外设(CIP),能够和谐杂乱运用中功用的准确守时和排序,一起减轻CPU的担负。咱们具体介绍了几个示例,以展现PTG怎么协助简化时序要害运用(例如,选用功率因数校对的电机操控、光强度操控或生成还可用作独立于内核的时钟源的稳定频率信号)的外设排序。由于PTG与内核无关,因而能够在CPU休眠时完结此项作业以完结节能或专心于其他要害使命。

  望文生义,PTG是一个用户可编程序列发生器,可生成具有杂乱输入信号序列的触发信号,以和谐其他片上外设的操作。运用PTG的运用会经过其他外设(例如模数转化器(ADC)、输出比较(OC)、脉宽调制器(PWM)、守时器和间断操控器)一起履行此操作,以完结杂乱的触发和呼应序列。PTG不只下降了运用程序对内核的依赖性,还能独自处理模块交互,然后有助于下降软件杂乱性及坚持模块化。

  PTG外设支撑向PTG行列寄存器传送8位指令(称为step指令)。每个8位step指令由一个4位指令代码和一个4位选项字段组成。这些指令界说了一系列事情,用于输出触发信号到外设。step指令还可用于生成对内核的间断请求。

  功率因数和电机操控

  在集成功率因数校对(PFC)和电机操控运用中,单个DSC运用磁场定向操控(FOC)计划以及PFC转化器操控永磁同步电机。该运用需求三个PWM通道来操控电机功用,别的还需求一个PWM来操控PFC操作。输出比较(OC)外设可用于添加运用可用的PWM通道数量,甚至会超出器材上可用的高速PWM通道数量。

  可一起运用PWM外设与OC外设来发生电机操控和PFC操作所需的信号。可是,在PFC等运用中,履行时序非常重要,因而必须在最佳履行时刻内完结各种使命。其间包含同步电机操控和PFC
PWM、触发ADC进行转化以及切换用于电机操控的ADC通道和PFC反应信号。

  运用PTG外设能够有用地完结这些要求,PTG外设能够同步高速PWM和OC外设,并经过监督高速PWM外设边缘来发生ADC外设触发信号。它还可监督“ADC转化完结”间断并发生恰当的间断,履行FOC和数字PFC操控代码。它削减了CPU干涉,使外设处理独立于内核进行。这可下降运用的整体功耗,一起开释CPU以履行更多要害功用。挑选电机操控和PFC
PWM的开关频率时应保证其为整数倍。

  dsPIC®
DSC中的ADC能够进行四通道同步采样。FOC和PFC算法都有自己的模仿通道需求一起采样,由于这些信号的相位联系是完结有用操控的要害。

  挑选电机操控和PFC的反应信号时应保证可经过改动ADC通道挑选对电机操控和PFC信号进行采样。在依据PWM边缘触发ADC之前,可将电机操控和PFC信号衔接到采样坚持(S&H)电路。通道应装备为:在四通道采样和转化序列结束时,可从FOC或PFC各自对应的ADC缓冲寄存器中取得其转化成果。

  在设置通道挑选位以将PFC反应信号衔接到ADC的采样坚持电路后,关于每个PFC
PWM周期,都必须生成触发信号。相同,关于每个电机操控PWM周期,必须在设置通道挑选位以将电机操控反应信号衔接到ADC的S&H电路之后生成ADC触发信号。因而,将PTG外设装备为经过监督电机操控和PFC
PWM脉冲的边缘来生成ADC触发信号。此外,还会生成两个PTG间断来履行FOC和PFC的代码,如图1所示。

  

  图1:运用PTG间断履行代码

  如本例所示,PTG经过有用地对ADC和PWM的运用进行排序来简化完结,然后在一个dsPIC33器材中完结电机操控和PFC。

  照明操控

  在光强度操控运用中,运用OC的PWM发生器可用于操控光的亮度。

  在此运用中,运用了两个OC外设,其占空比由来自两个独立ADC通道的输入操控。依据每个ADC值,更新占空比。PTG外设支撑更简略的同步ADC和OC外设的办法。此外,PTG有助于避免外设死锁,然后进步运用的安全性。

  为了履行同步,电路首先会监督ADC并发生恰当的间断以改动OC占空比。然后,它会在不搅扰CPU的状况下改动ADC通道,由于PTG能够独立完结此操作。作为额定的安全功用,在发生意外毛病时,PTG外设具有专用的看门狗守时器,用于监督和履行必要的纠正办法。

  该运用的框图如图2所示。

  图2:运用PTG的输出比较占空比操控

  PTG外设内的看门狗守时器将避免PTG在履行等候硬件触发高电平-低电平状况的指令时无限期地等候外部事情的状况。在此运用中,PTG将等候ADC转化完结触发信号。使能后,看门狗守时器会在指令履行开端时开端计数。指令完结履行时将制止看门狗守时器。假如预期事情在看门狗守时器超时周期到期之前未抵达,则PTG外设将间断正在进行的失利指令并中止定序器。然后,它会向CPU宣布看门狗守时器过错间断。

  这可作为安全功用,用于从ADC或PTG外设中止作业的状况中康复。这些外设能够在看门狗守时器过错间断内从头初始化和重启。

  PTG经过切换ADC通道和监控外设使运用独立于内核,而无需CPU外设的干涉。这样一来,CPU便能够用于运用程序中的其他使命。

  仅PTG将担任外设内的一切交互,这有助于下降软件杂乱性并坚持模块化。PTG外设的看门狗守时器有助于从任何灾难性毛病中康复,然后供给更牢靠的运用。

  稳定频率波形

  PTG外设可用于发生稳定频率信号,而此信号还可用作时钟源。PTG触发用作屏蔽输入挑选的比较器。PTG的触发脉冲宽度能够改动,PTG有自己的守时器。外设触发信号也可用作运算放大器和比较器的屏蔽输入挑选,如图3所示。

  

  图3:用户可编程的屏蔽功用

  运用此功用,能够经过比较器外设完结PTG输出。比较器装备为:反相输入接地,同相输入衔接至内部参阅电压。

  触发脉冲将直接呈现为比较器输出。只需PTG接连发生触发信号,比较器就会发生稳定频率波形。波形的脉冲宽度将是PTG时钟的一个周期。

  开关时刻可由PTG守时器和脉冲宽度位操控。输出脉冲宽度将决议输出波形的关断时刻,守时器将决议输出波形的导通时刻,即触发比较器外设之间的延时。

  依据比较器输出极性,开关时刻将由守时器或脉冲宽度位操控。输出频率也能够由充任时钟分频器的寄存器操控。

  经过改动比较器输出极性,能够运用四个比较器外设发生互补波形。能够运用脉冲宽度位修正脉冲宽度,以便下降输出频率。因而,能够运用PTG和比较器外设发生稳定波形。

  在该运用中运用PTG的长处之一是输出能够充任恒守时钟源而且彻底独立于内核运转。运用更多比较器外设时,能够生成偶互补波形。PTG还能够在闲暇和休眠等节能形式下作业。

  总结

  凭仗Microchip的dsPIC33数字信号操控器中的PTG外设,用户能够规划杂乱的运用序列,并为时序要害型或功耗要害型运用供给更高的灵活性。PTG可在几乎没有CPU间断的状况下支撑各种外设互相交互,并有助于增强现有外设的功用,然后扩展任何给定外设能够完结的功用。

  运用PTG外设可供给更快的呼应速度并削减软件担负。外设还供给内置功用(如专用的看门狗守时器)来进步功用安全性。

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