利用DSP56F805 的PWM模塊輸出高頻正弦波設計方案

??? DSP56F805是一種專門用來控制電機的微處理器，內部具有各種功能模塊，例如，A／D轉換模塊、PWM模塊、定時器模塊等，為開發基于DSP的系統提供了很大便利。針對開發系統，Motorola為我們提供了相應的軟件開發工具CodeWarrior及SDK，使得我們開發基于Motorola DSP的系統更加方便快捷。

?? 針對Motorola DSP56F805的PWM模塊中不能產生高頻正弦波的缺點，根據SPWM原理，由直接面積等效法，計算出對應脈沖的起始點和終點，然后編程實現，經調試發現調制出的正弦波具有良好的特性。?

1 問題的描述
??? Motorola的嵌入式SDK(Software Development Kit)是一個API、庫、服務、規則的集合體，它加速了DSP的開發工作。但是，它的定時器在實現小時間定時方面的準確度卻不高，對實現高頻正弦波(10～100kHz)有一定的難度。因此，可采用軟件延時的方法來控制脈沖序列的輸出，這為實現高頻正弦波奠定了基礎。另外，由于DSP56F805提供了PWM模塊，主要用于電機控制，輸出為PWM0一WM5六路輸出，為電機控制提供了方便。但是該模塊不能提供高頻輸出，在實現高頻正弦波調制方面是個難點。因此，筆者沒有利用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可用圖1予以說明。任取正弦波中的一個小區間△t，相正弦波面積為S1，所要產的PWM脈沖面積S2與S1等。在正弦波與脈沖高度知的條件下，可計算出脈寬度ζi。從而`得到對應的開關點，計算出一個正弦波周期內所對應所有脈沖高度已知的條件，可計算出一個正弦波周期內所對應怕有脈沖序列相對應時間的位置。

??? 根據具體的計算公式，可利用C語言編程計算出脈沖序列中每個脈沖的相對寬度及位置，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％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)；
??? 計算結果為:
??? 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所對應16個脈沖序列的相對位置xy[1]~xy[31]。如果想得到所需要的頻率，還需要對直接面積等效法的原理可用圖1予以說明。任取正其進行相應的變換。

3 硬件電路
??? 采用通用輸出口PB0作為脈沖輸出口，然后配以簡單的阻容電路進行濾波，便可實現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 軟件設計
??? 根據計算出的脈沖開關時間點，通過軟件延時的方法來控制每個脈沖的開關時間，以完成脈沖輸出的程序。但是，如果想得到相應的頻率，必須對xy[i]作相應的變換。
??? 以一個周期16個脈沖為例，計算出一個基準周期內各個脈沖的起停位置xy[1]~xy[31]，如果需要其它頻率值，可通過相應的數值變換得到。
??? 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，輸出一個周期正弦波算法的流程圖如圖3所示。

??? 具體實現程序如下：
??? 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 結論
??? 經過調試發現，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，在DSP的其它應用方面有一定參考價值。