1、 基于F2812的PWM波形的產生一、任務具體要求：1) 通過示波器能夠觀察到EVA事件管理器的pwm5、6輸出占空比（占空比是指高電平在一個周期之內所占的時間比率）為5/6的矩形波，其中pwm6高電平有效，pwm5低電平有效；pwm3、4輸出占空比為1/2的矩形波，其中pwm4高電平有效，pwm3低電平有效；pwm1、2輸出占空比為1/6的矩形波，其中pwm2高電平有效，pwm1低電平有效；2)調整相關寄存器的值,修改PWM波的頻率和占空比。二、任務所需基礎知識 2.1 什么是PWM？SPWM？ PWM（Pulse Width Modulation）就是脈寬調制技術，即通過對一系列脈沖的寬度

2、進行調制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和賦值）。PWM技術應用非常廣泛，在電力電子、電機控制、運動控制以及功率控制與變化等許多領域。F2812芯片提供的PWM輸出，是一種周期和占空比均可變，幅值為3.3V的脈寬調制信號。 2.2 TMS320F2812簡介（1）采用了高性能的靜態CMOS技術，時鐘頻率可達150MHZ（6.67ns），其核心電壓為1.8V，I/O口電壓3.3V，Flash編程電壓也為3.3V。 （2）高性能的32位CPU。能夠實現16 x 16和32X32乘法操作，哈佛總線結構，快速的中斷操作，尋址程序空間可達4M，尋址數據空間可達4G，在C/C+和匯編語言中代碼可得到優化

3、，另外還可向下兼容TMS320F24X/LF240X處理器的代碼； （3）片上存儲器：閃存128K字，單訪問雙口RAM(SARAM)18k字； （4）引導(BOOT)ROM4K字，具有軟件啟動模式并包含標準的數學表； （5）時鐘和系統控制采用鎖相環技術PLL來控制系統各模塊所需要的頻率；（6）具有3個外部中斷和外圍中斷擴展模塊PIE(Peripheral Interrupt Expansion)，PIE可支持多達45個外部中斷；（7）具有3個32位的CPU定時器和適合電機控制的事件管理模塊EVA和EVB；（8）具有很強的外圍通訊功能:包括同步串行口SPI，通用異步串行口SCI，增強的eCAN和

4、多通道緩存串行口MCBSP；（9）16個通道、12位精度的A/D轉換器。（10）56個獨立可編程的多路通用輸入/輸出(GPIO)引腳。2.3 TMS320F2812 事件管理器模塊介紹TMS320F2812包含兩個事件管理器(EV)模塊EVA和EVB，這兩個EV模塊具有相同的功能，每個事件管理器模塊包括2個16位通用定時器 (GP)、 3個全比較PWM單元、 1個正交編碼電路以及3個捕獲單元，具體見圖1.GP1定時器能可以為所有的比較和PWM電路提供時基，這些比較單元通過可編程死區電路可以產生6個比較輸出或者PWM波形輸出，6個輸出中的任何一個輸出狀態都可單獨設置。比較單元的比較寄存器是雙緩沖

5、的，允許可編程的變換比較/PWM脈沖寬度；雙緩沖的周期和比較寄存器允許用戶根據需要對定時器(PWM)的周期和脈沖寬度進行編程。 圖1 事件管理器A的功能模塊圖 （1）可編程通用定時器。 可用于產生采樣周期，作為比較單元產生PWM輸出以及軟件定時的時基。在向上或向下記數操作中，每個通用定時器有3種連續工作方式，具有可編程預定標器的內部或外部輸入時鐘。通用定時器也可為其他事件管理器子模塊提供時基；雙緩沖的周期和比較寄存器允許用戶根據需要對定時器(PWM)的周期和脈沖寬度進行編程。通用定時器可獨立工作或互相同步工作，與通用定時器有關的比較寄存器可用作比較功能和PWM波形的產生。（2）全比較單元。主要

6、用來生成PWM波形，每個比較單元可以生成一對（兩路）互補的PWM波形，生成的6路PWM波形正好可以驅動一個三相橋電路。F2812的兩個事件管理器可產生16路獨立PWM信號。由3個具有可編程死區的全比較單元產生獨立的3對PWM信號，由通用定時器比較單元產生獨立的兩路PWM信號。對每一個比較單元輸出，死區的產生可單獨被使用/禁止。利用雙緩沖的ACTRx寄存器，死區產生器的輸出狀態可以被高速配置及改變。（3）正交解碼電路。 正交編碼脈沖(QEP)電路可以對引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2上的正交編碼脈沖進行解碼和計數，可以直接處理光電碼盤的2路正交編碼脈沖進行鑒相和4倍頻。另外，F2812

7、允許引腳CAP-QEPI(EVA的CAP3-QEPI1和EVB的CAP6-QEPI2)復位定時器2。（4）捕獲單元。用于捕獲輸入引腳上信號的跳變，兩個事件管理器模塊共有6個捕獲單元。每個單元各有一個兩級的FIFO緩沖堆棧。當捕獲發生時，相應的中斷標志被置位，并向CPU發中斷請求。注：1）PWM可以由通用定時器和全比較單元來產生，其中全比較單元產生6路PWM，每個定時器產生一路PWM；2）在本次實訓的PWM波形產生過程中并不會涉及到正交編碼電路以及捕獲單元。 生成對稱和非對稱PWM信號的條件 1、全比較單元非對稱PWM信號產生條件：1）將T1或T3設置為連續增計數模式；2）裝載周期寄存器=PWM

8、載波周期的數；3）COMCONA/B配置成使能比較操作，使能PWM輸出引腳。4）如果死區使能，設置死區時間值(DBTCONA/B的11-8位);5) 適當地配置比較方式寄存器ACRTA/B。 圖2 定時器連續增模式下比較單元的非對稱PWM波形對稱PWM信號產生條件：1）將T1或T3的設置為連續增/減計數模式；2）裝載周期寄存器=PWM載波周期的數；3）COMCONA/B配置成使能比較操作，使能PWM輸出引腳。4）如果死區使能，設置死區時間值(DBTCONA/B的11-8位);5) 適當地配置寄存器ACRTA/B。 對稱PWM波形比非對稱PWM波形的優越之處在于它存在有兩個相同長度的非激活區(無

9、效區)，這兩個區分別位于PWM波形的起始和結束處。 圖3 定時器連續增/減模式下比較單元的對稱PWM波形2 定時器單元 圖4 定時器連續增模式下定時器單元的非對稱PWM波形圖5 定時器連續增模式下定時器單元的對稱PWM波形定時器PWM信號產生條件：1）將定時器設置為連續增計數或連續增/減計數模式；2）裝載周期寄存器=PWM載波周期的數；3）GPTCONA/B寄存器中相應位配置成使能比較操作、計數方向、使能定時器PWM輸出引腳。4）TxCON設置計數模式，比較使能以及定時器使能等。注意：前面提及的兩種產生對稱和非對稱PWM波形之間的區別,一是產生的模塊不同一個是全比較單元，另外一個是定時器比較器

10、；二是全比較單元產生的PWM波形可以根據需要帶死區控制，而定時器產生的不帶死區控制；通過全比較單元產生PWM信號的相關設置：與全比較單元相關的PWM電路如下圖：圖6 全比較單元結構框圖1）比較操作模式- 由比較控制寄存器(COMCONx)相關位決定2 ）EV定時器的計數值TxCNT不斷與比較寄存器的值進行比較，當發生匹配時，比較單元的兩個引腳的輸出電平按照方式控制寄存器ACTRA(或ACTRB)控制的位進行跳變。 匹配時,若比較被使能,則比較匹配中斷標志位被置位,這時若中斷沒有被屏蔽,則會產生外設中斷請求,且輸出跳變的時序。3）比較單元操作的寄存器配置步驟： 將I/O口設置為PWM引腳模式；

11、設置和裝載比較動作寄存器ACTRA/B，決定PWM輸出的極性； 若死區使能，則設置和裝載死區控制寄存器DBTCONA/B，以決定死區的大??； 設置和裝載TxPR寄存器，以決定PWM波形的周期； 初始化比較周期寄存器CMPRx，設置和裝載比較控制寄存器COMCONA/B； 根據需要設置和裝載TxCON寄存器，來啟動比較操作； 如果需要更改占空比，則更新CMPRx寄存器的值，使輸出的PWM波形的占空比發生變化。 通過通用定時器產生PWM信號的相關設置：圖7 通用定時器功能模塊框圖從上面得定時器功能結構圖可以看出，定時器要產生PWM信號，需要對以下的相關寄存器進行設置：周期寄存器TxPR，比較寄存器

12、TxCMPR，控制寄存器TxCON，計數器寄存器TxCNT以及全局定時器控制寄存器GPTCONA/B.通用定時器輸出PWM波形的初始化過程： 將I/O口設置為PWM引腳模式設置通用定時器控制寄存器GPTCONA/B，設定各個定時器的計數方向，比較輸出是否允許以及輸出引腳極性。 根據PWM波形的周期設置TxPR； 設置TxCON確定各組定時器的工作方式，包括計數模式、時鐘源選擇、時鐘預定標因子、比較操作是否使能以及對比較寄存器和周期寄存器的控制。 根據PWM脈寬占空比設置TxCMPR. 新的占空比需要新的比較值，比較寄存器的值根據脈寬的要求不斷更新。 定時器一旦觸發（TxCON.TENABLE=

13、1），時鐘立即送入計數寄存器TxCNT進行計數,如果TxCON.TCOMPOE=1，即使能定時器的比較輸出，在TxCNT=TxCMPR時會從TxPWM引腳輸出方波2.3.4 PWM輸出的占空比計算1)、定時器計數方式配置為連續增/減方式。假設PWM的引腳輸出為高電平有效，比較寄存器的值為TxCMPR，周期寄存器的值為TxPR，正常時有0<TxCMPR<TxPR，通用定時器的工作模式為連續增/減方式。由于在一個周期內會發生兩次比較匹配事件，如果兩次比較值相同，則會產生對稱的PWM波形。由于連續增/減計數模式的脈沖周期為T=2×TxPR，而有效電平時間為：t1=(TxPR -

14、 TxCMPRup) + (TxPR - TxCMPRdown)個計數脈沖，其中，TxCMPRup為第一次比較匹配值，TxCMPRdown為第二次比較匹配值，故PWM輸出波形的占空比為： q=t1/T=(2×TxPR - TxCMPRup - TxCMPRdown)/( 2×TxPR)在兩次比較匹配值相等時(即TxCMPRup= TxCMPRdown時)，PWM輸出的占空比為： q= t1/T=(TxPR - TxCMPR)/TxPR 2)、定時器計數方式配置為連續遞增計數模式。假設PWM的引腳輸出為高電平有效，比較寄存器的值為TxCMPR，周期寄存器的值為TxPR，正常時

15、有0<TxCMPR<TxPR，通用定時器的工作模式為連續增方式。比較寄存器中的值代表了從計數周期開始到第一次匹配發生之間花費的時間（即無效相位的長度），這段時間等于定標的輸入時鐘周期乘以TxCMPR寄存器的值。因此，有效電平長度就等于： t1=(T x P R -（TxCMPR）1)個定標的輸入時鐘周期，也就是輸出脈沖的寬度。故PWM輸出波形的占空比為： q=t1/T=(TxPR TxCMPR + 1)/TxPR注意：1)如果是采用全比較單元生成PWM信號，則上面的占空比的技術中使用的是CMPRx寄存器中設置的值；2)上面的計算是假設PWM的輸出引腳為高電平有效，如果是設置為低電平

16、有效，則占空比的計算公式需要做出相應的改變。三、任務一實現的基本步驟：1、結合學習前面的F2812 PWM波形產生的相關知識分析任務要求；2、根據提供的相關頭文件，.c源文件以及鏈接器命令文件.cmd建立該任務的工程文件，工程文件要求命名為PWM_學號.pjt； 3、根據任務分析的結論，結合前面的基礎知識以及相關資料著手代碼的編寫，在代碼編寫過程中要求有代碼注釋。下面的代碼是該任務的主函數，相關外設的初始化和中斷設置已經完成，要求在void init_eva(void)函數中完成要求的PWM波形代碼。/*頭文件*/ #include "DSP281x_Device.h" /

17、 DSP281x Headerfile Include File#include "DSP281x_Examples.h" / DSP281x Examples Include File/ 產生PWM波形的函數聲明void init_eva(void);void main(void)/*系統初始化，包括：PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks */ InitSysCtrl();/ Initialize only GPAMUX and GPBMUX for this test EALLOW; / Enable PWM pins Gpio

18、MuxRegs.GPAMUX.all = 0x003F; / EVA PWM 1-6 pins EDIS; / Clear all interrupts and initialize PIE vector table:/ Disable CPU interrupts DINT;/ Initialize PIE control registers to their default state. InitPieCtrl();/ Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags: IER = 0x0000; IFR = 0x0000;/ Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt InitPieVectTable(); / 該子函數實現要求的PWM波形 init_eva();/ Just sit and loop forever:/ PWM pins can be observed with a scope. for(;); / 在該函數中實現設計要求的PWM波形void init_eva() /* 要