用DSP56F805 PWM模塊輸出高頻正弦波

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。
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。

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；i17；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”，i，y[i]，xr[i]，xl[i])；
printf(“xy[％d=％d”，i+i-1，xy[i+i-1])；printf(“xy[％d]=％d”，
i+i，xy[i+i])；
}
for(i=l；i9；i++)fprintf(fp，“％u，”，xy[i])；fprintf(fp，“n”)；
for(i=9；i17；i++)fprintfp．“％u，”，xy[il)；fprintf(fp，“n”)：
for(i=17；i25；i++)fprintf(fp，“％u，”，xy[i])；fprintf(fp，“”)；
for(i=25；i33；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;i33;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;i32；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。