CN103401540A

CN103401540A - 基于tms320vc5402芯片的可编程脉宽调制产生器

Info

Publication number: CN103401540A
Application number: CN2013103610141A
Authority: CN
Inventors: 马胜前; 余权; 马冬梅; 范满红; 郭倩; 胡玫
Original assignee: Northwest Normal University
Current assignee: Northwest Normal University
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: CN103401540B

Abstract

本发明提供了一种基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，包括主控电路，主控电路分别与时钟和复位电路、显示电路、PWM输出电路、电源电路和键盘电路相连接；电源电路还分别与其它电路相连接。该调制产生器充分利用McBSP的数据时钟和帧同步信号可编程性和多路传输性的优点，对采样率发生器的相关寄存器进行合理设置，分频后的帧同步信号满足产生大范围PWM的要求，并结合外加PWM输出电路实现脉宽调制功能，有效的解决了DSP5000系列没有高效的可编程PWM***、采用定时器实现PWM占用CPU资源多等问题，适用于占空比范围宽、可编程性高以及需要多路脉宽控制等场合。

Description

基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种可编程脉宽调制产生器，特别涉及一种基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器。

背景技术

脉宽调制（PWM）在电机控制、信号处理和通信***等领域有着广泛的应用。DSP2000系列控制器自带有PWM功能。但在许多应用场合，需要运用DSP5000系列的控制器，而DSP5000系列控制器却没有PWM的功能。

基于DSP的PWM***设计在20世纪70年代有了飞速发展，到了80年代，基于DSP的PWM技术已应用到各个工程技术领域。TI公司DSP产品中的5000系列还没有带PWM的功能。用其内部的定时器可以产生PWM，但是需要消耗CPU大量的时间，而且改变占空比较复杂。因此，需要设计一种能在DSP5000系列控制器上使用且编程方便、占用CPU时间少、实现多路输出的PWM装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在DSP5000系列控制器上使用的基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，编程方便，占用CPU时间少，实现多路输出。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，包括主控电路，主控电路分别与时钟和复位电路、显示电路、PWM输出电路、电源电路和键盘电路相连接；电源电路还分别与时钟和复位电路、显示电路、PWM输出电路和键盘电路相连接。

上述的主控电路包括主控芯片，主控芯片采用TMS320VC5402芯片，主控芯片的第43引脚接PWM输出电路的INPUT0端，主控芯片的第53引脚接PWM输出电路的INPUT1端。

本发明可编程脉宽调制产生器充分利用McBSP的数据时钟和帧同步信号可编程性和多路传输性的优点，对采样率发生器的相关寄存器进行合理设置，分频后的帧同步信号满足产生大范围PWM的要求，并结合外加PWM输出电路实现脉宽调制功能，有效的解决了DSP5000系列没有高效的可编程PWM***、采用定时器实现PWM占用CPU资源多等问题，适用于占空比范围宽、可编程性高以及需要多路脉宽控制等场合。

附图说明

图1是本发明调制产生器的结构示意图。

图2是本发明调制产生器中TMS320VC5402与PWM输出电路的连接示意图。

图3是本发明调制产生器中PWM输出电路的示意图。

图4是本发明调制产生器的主程序流程图。

图5是本发明调制产生器流程中的中断向量程序流程图。

图1和图2中：1.时钟和复位电路，2.主控电路，3.显示电路，4.PWM输出电路，5.电源电路，6.键盘电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明调制产生器，包括主控电路2，主控电路2分别与时钟和复位电路1、显示电路3、PWM输出电路4、电源电路5和键盘电路6相连接；电源电路5还分别与时钟和复位电路1、显示电路3、PWM输出电路4和键盘电路6相连接。

键盘电路6中的键盘与显示电路3构成人机接口界面，用户可以通过键盘输入给定的占空比并送显示；电源电路5用来给主控电路2、时钟和复位电路1、键盘电路6、PWM输出电路4和显示电路3提供3.3V、1.8V和5V电源。

主控电路2中的主控芯片U1采用TMS320VC5402芯片，TMS320VC5402芯片是一款带有两个相同多通道缓冲串行口（McBSP）的DSP，该两个McBSP分别为McBSP0和McBSP1。TMS320VC5402芯片与PWM输出电路4的连接示意图，如图2所示，主控芯片U1的引脚41和引脚48分别为McBSP0的接收时钟引脚和发送时钟引脚。主控芯片U1的第43引脚和第53引脚分别为McBSP0的接收帧同步引脚和发送帧同步引脚；主控芯片U1的第43引脚接PWM输出电路4的INPUT0端，主控芯片U1的第53引脚接PWM输出电路4的INPUT1端。主控芯片U1的第45引脚和第59引脚分别为McBSP0的数据接收引脚和数据发送引脚。主控芯片U1的第27引脚XF为PWM输出电路4的电平控制端，与PWM输出电路4的电平控制端OC相连接。

PWM输出电路4的INPUT0端和INPUT1端为输入信号端；PWM输出电路4的OUTPUT0端和OUTPUT1端为输出信号端。

PWM输出电路4如图3所示，包括第一非门U2和第二总线缓冲器U7，第一非门U2的第1引脚和第二总线缓冲器U7的第2引脚分别接主控芯片U1的第43引脚；第一非门U2的第2引脚接第一总线缓冲器U6的第2引脚；第二总线缓冲器U7的第1引脚与第二非门U3的第2引脚相连接，第二总线缓冲器U7的第3引脚和第一总线缓冲器U6的第3引脚分别接PWM输出电路4的OUTPUT0端；第一总线缓冲器U6的第1引脚、第二非门U3的第1引脚、第四非门U5的第1引脚和第三总线缓冲器U8的第1引脚均与主控芯片U1的第27引脚相连接；第四非门U5第2引脚接第四总线缓冲器U9的第1引脚，第三总线缓冲器U8的第3引脚和第四总线缓冲器U9的第3引脚分别接PWM输出电路4的OUTPUT1端；第三总线缓冲器U8的第2引脚接第三非门U4的第2引脚，第三非门U4的第1引脚和第四总线缓冲器U9的第2引脚分别与主控芯片U1的第53引脚相连接。

所有非门中的第7引脚均接GND，所有非门中的第14引脚均接VCC。

所有总线缓冲器中的第7引脚分别接GND，所有总线缓冲器中的第14引脚分别接VCC。

第一非门U2、第二非门U3、第三非门U4和第四非门U5均采用非门74ALS04；第一总线缓冲器U6、第二总线缓冲器U7、第三总线缓冲器U8和第四总线缓冲器U9均采用三态输出的四总线缓冲器74ALS125。

时钟和复位电路1对TMS320VC5402芯片的McBSP进行复位和提供时钟；键盘电路6输入给定占空比；PWM输出电路4对McBSP帧同步信号的输出的变换；显示电路3用来显示占空比变化。

本发明调制产生器的主程序流程图，如图4所示。***上电后，先启动可屏蔽中断INT0及对McBSP0进行复位；再对串口控制寄存器SPCR1和SPCR2、接收控制寄存器RCR1和RCR2、发送控制寄存器XCR1和XCR2、采样率发生寄存器SRGR1和SRGR2、引脚控制寄存器PCR进行初始化，时钟选择DSP的CPU时钟或外部时钟CLKS，然后设定分频系数CLKGDV，进而能够得到采样率发生器的输出时钟CLKG；输出时钟CLKG再经分频后能产生FSG，然后产生两路方波FSR0和FSX0；最后等待中断。有键按下时产生INT0中断，INT0中断服务程序流程图如图5，需要说明的是：在键盘中F1键表示改变PWM占空比；F2键表示输入确认；q为输入给定占空比的值，其范围为0.2%～99.8%，最小间隔为0.2%，可以通过键盘和程序设定q值；XF为PWM电平控制端；FWID是McBSP0采样率发生寄存器SRGR1的8～15位；FPER是McBSP0采样率发生寄存器SRGR2的0～11位，FPER+1为PWM的周期。设定PWM的周期为500个时钟周期。所以改变占空比q的方式分为两种：当q不大于50%，XF=0，由公式FWID=500×q﹣1计算占空比；当q大于50%，XF=1，由FWID=499﹣500×q，计算占空比；根据计算结果直接输出PWM要求的占空比。其输入约束是500×q为小于或等于499的整数，否则输入q时会提示出错信息。然后更新采样率发生器的FWID值即可。

本发明调制产生器中的PWM输出电路4，可以产生完全同步的两路PWM。一路由INPUT0输入，OUTPUT0输出；另一路由INPUT1输入，OUTPUT1输出，这两路信号传输过程是相同的。PWM输出电路4中的非门用于高低电平转换，三态输出的四总线缓冲器用于选择信号的输出。PWM输出电路4的工作原理为：先对TMS320VC5402芯片中McBSP0的寄存器进行初始化，再通过键盘改变FWID的值，达到给定的占空比。同时McBSP1和McBSP0工作原理一样，也能产生两路PWM信号。所以本调制产生器加以扩展就能够用一个TMS320VC5402芯片产生4路PWM信号。

本发明调制产生器是通过对DSP内部多通道缓冲串口相关寄存器进行初始化，再调节串口控制寄存器SPCR1的FWID，外加转换电路而产生PWM的。为达到经过采样率发生器分频后的帧同步信号产生大范围PWM的要求，PWM信号的周期可以在255～4095个时钟周期之间选择，但是为了使得PWM的占空比连续可调，本调制产生器选取PWM的周期为500个时钟周期，经过PWM输出电路转换高低电平后输出。PWM占空比的调节范围是0.2%～99.8%，一个TMS320VC5402带有两个McBSP，每个McBSP可以产生完全同步的两路PWM。本调制产生器采用的中断方式如果不改变占空比，则不占用CPU的时间。减少了中断访问次数，节省了中断访问时间，因此可以有效的减小占用DSP的CPU资源，使得本发明调制产生器可以增加DSP5000系列在信号处理等方面的功能，实现可编程、PWM范围大、多路传输、占用DSP的CPU资源少的目的。

Claims

1. 一种基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，其特征在于，包括主控电路（2），主控电路（2）分别与时钟和复位电路（1）、显示电路（3）、PWM输出电路（4）、电源电路（5）和键盘电路（6）相连接；电源电路（5）还分别与时钟和复位电路（1）、显示电路（3）、PWM输出电路（4）和键盘电路（6）相连接。

2. 根据权利要求1所述基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，其特征在于，所述的主控电路（2）包括主控芯片（U1），主控芯片（U1）采用TMS320VC5402芯片，主控芯片（U1）的第43引脚接PWM输出电路（4）的INPUT0端，主控芯片（U1）的第53引脚接PWM输出电路（4）的INPUT1端。

3. 根据权利要求2所述基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，其特征在于，所述的PWM输出电路（4）包括第一非门（U2）和第二总线缓冲器（U7），第一非门（U2）的第1引脚和第二总线缓冲器（U7）的第2引脚分别接主控芯片（U1）的第43引脚；第一非门（U2）的第2引脚接第一总线缓冲器（U6）的第2引脚；第二总线缓冲器（U7）的第1引脚与第二非门（U3）的第2引脚相连接，第二总线缓冲器（U7）的第3引脚和第一总线缓冲器（U6）的第3引脚分别接PWM输出电路（4）的OUTPUT0端；第一总线缓冲器（U6）的第1引脚、第二非门（U3）的第1引脚、第四非门（U5）第1引脚和第三总线缓冲器（U8）的第1引脚均与主控芯片（U1）的第27引脚相连接；第四非门（U5）第2引脚接第四总线缓冲器（U9）的第1引脚，第三总线缓冲器（U8）的第3引脚和第四总线缓冲器（U9）的第3引脚分别接PWM输出电路（4）的OUTPUT1端；第三总线缓冲器（U8）的第2引脚接第三非门（U4）的第2引脚，第三非门（U4）的第1引脚和第四总线缓冲器（U9）的第2引脚分别与主控芯片（U1）的第53引脚相连接。

4. 根据权利要求3所述基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，其特征在于，所述的第一非门（U2）、第二非门（U3）、第三非门（U4）和第四非门（U5）均采用非门74ALS04。

5. 根据权利要求3所述基于TMS320VC5402芯片的可编程脉宽调制产生器，其特征在于，所述的第一总线缓冲器（U6）、第二总线缓冲器（U7）、第三总线缓冲器（U8）和第四总线缓冲器（U9）均采用三态输出的四总线缓冲器74ALS125。