PWM模块原理及简单的设计思路 |
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PWM模块原理及简单的设计思路
1. 什么是PWM信号
PWM可以算是数字电路中的“独臂”神通,“独臂” - 只需一根线;“神通” - 在很多关键的应用中起到栋梁的作用。PWM(脉宽调制 Pulse Width Modulation)从字面意思上讲它是一种“调制”方式,调制就意味着在某些载波信号上携带了某些的信息,通过解调的过程就可以得到其携带的信息,这些信息的属性由PWM的产生端定义,总之在这一根仅仅发生0、1交替变化的信号线上可以做出很多文章。 2. 芯片的PWM引脚
首先PWM是由一串连续行走在某输出管脚上的0、1交替出现的信号组成,我们称高电平1为ON,低电平0为OFF,ON+OFF为一个周期T,ON的持续时间除以周期T就为占空比 - Duty Cycle,看下面的两个图。 前面讲过DAC的两个关键指标 - 转换率和转换精度,在PWM里是如何对应的这两个指标么? PWM-DAC的分辨率相当于脉冲宽度相对于整个周期的精度,举例如果一个最小的脉冲ON的时间为5ns(可以用100MHz的时钟计数产生),PWM脉冲的周期为5ns x 256 = 1.28us,则这个PWM-DAC相当于是8位的DAC。 双斜率 / 单斜率 假设一个PWM从0计数到80,之后又从0计数到80… 这个就是单斜率。 假设一个PWM从0计数到80,之后是从80计数到0… 这个就是双斜率。 可见,双斜率的计数时间多了一倍,所以输出的PWM频率就慢了一半,但是分辨率却是1:(80+80) =1:160,就是提高了一倍。 假设PWM是单斜率,设定最高计数是80,我们再设定一个比较值是10,那么T/C从0计数到10时(这时计数器还是一直往上计数,直到计数到设定值80),单片机就会根据你的设定,控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反,这样,就是PWM的最基本的原理了。 6. 如何设计一个PWM的IP对于从事IC行业的人来说,PWM应该是最简单的设计模块了,强烈建议大家拿来练手。可以认为PWM模块输出的是一个不同频率的时钟,这样可以通过对标准时钟进行分频来实现。设计者需要注意的有如下几个方面。 6.1 设计者需要考虑对每一个PWM周期进行配置,来实现不同的分频。 6.2 设计者可以考虑进行预分频,来提高设计额灵活度。 6.3 实现对不同寄存器的配置。 6.4 实现对设计的参数配置。 |
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