DSP C2000系列TMS320F28335学习之EPWM

程序员龙一

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分类专栏： DSP 文章标签： DSP28335 EPWM ADC

于 2019-11-17 22:13:44 首次发布

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前言

PWM脉宽调制技术在控制领域中是非常常用的技术，电机控制、电源控制等都是通过PWM进行驱动IGBT或MOSFET等开关器件进行相关控制的。
目前所在公司的项目中需要用到PWM驱动功率放大电路，用以控制电流输出，同时也是通过EPWM触发ADC进行采样电流，故此进行学习总结。
本次总结主要有以下内容：
1、PWM波的产生过程；
2、如何触发ADC？
本次总结的内容比较简单，主要是总结一下之前简单使用的内容，还有一些比如占空比的PID控制，动作事件的优先级，为什么要产生死区，TZ模块的具体应用等后续有时间可以进行补充。

1、PWM的产生

1.1 时钟

EPWM模块的时钟特地去看了一下，因为之前写过一篇文章：关于使用DSP28335的ADC模块采样电流出现无法采样数据的问题，触发ADC的时候查找问题就查到时钟这里。
时钟原理图如下Figure5所示.时基模块工作需要时钟信号，对系统时钟的分频得到时基时钟（红圈1）进行设置，主要是通过时基控制寄存器（TBCTL）的高速时基时钟分频位 HSPCLKDIV[9:7] 和时基时钟分频位 CLKDIV[12:10] 进行分频设置，通常设置为1分频，即时基时钟为系统时钟。
TBCLK = SYSCLKOUT / (HSPCLKDIV * CLKDIV)

	// 设置TBCLK
	EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = 0x0U;
	EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = 0x0U;

在这里插入图片描述
TBCLK时基时钟是否使能，EPWM模块时钟是否使能（如下图Figure1），对TBCLK时基时钟以及使用的EPWM1模块时钟进行使能，在程序中（DSP2833x_SysCtrl.c中）置1，具体程序如下所示：

SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.EPWM1ENCLK = 1; // ePWM1
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1; // Enable TBCLK within the ePWM

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1.2 EPWM模块

DSP28335共有18路PWM，6组 * 2 EPWM（A、B）+ 6路APWM ，每组EPWM包括7个模块，时基模块TB、比较计数模块CC、动作模块AQ、死区模块DB、斩波模块DC、事件触发模块ET、错误联防模块TZ。具体如下图Figure2所示：
PWM结构图
各模块作用如下所示：
在这里插入图片描述

1.2.1时基模块–设置PWM产生的三种模式

PWM产生的三种模式分别为：up模式、down模式、up-down模式
PWM产生的本质是信号通过与载波比较，根据设置输出高低电平，占空比由一个周期内高电平的时间决定。在实际实现上，载波通过计数器计数得到，其周期值TBPRD即为载波计数最大值（峰值），信号是根据具体需求经过PI控制器输出得到，与载波进行比较后产生相应占空比。比如up-down模式如下图1-2-1所示。
在这里插入图片描述

周期和频率

1、up和down模式是向上计数和向下计数，其周期和频率的计算公式一致，为：
Tpwm = （TBPRD+1）* t_TBCLK，Fpwm= 1 / Tpwm
2、up-down模式是先向上计数后向下计数，其周期和频率的计算公式为：
Tpwm = 2 * TBPRD*t_TBCLK，Fpwm= 1 / Tpwm

在实际开发中，一般选用up-down模式，较前两种模式优势在于增长平滑，无较大突变，更适合实际应用。
实际设置PWM的频率为10KHz，TBCLK为150MHz，则可计算出周期为：
PRD = 150 000 000 / （10 000 * 2）= 7500

1.2.2 计数比较模块–比较事件产生，决定占空比

计数比较模块主要是通过时基计数的值与比较寄存器CMPA、CMPB进行比较，比如图1-2-1的值3900设置为CMPA的值，根据设置，当计数值大于或小于CMPA的值，AQ进行相应动作（置高或置低），就能得到相应占空比的PWM波。
比较主要有四种情况：
1、TBCTR = CMPA，PWM根据AQ动作；
2、TBCTR = CMPB，PWM根据AQ动作；
3、TBCTR = PRD，PWM根据AQ动作；
4、TBCTR = 0，PWM根据AQ动作；

注意：up或down模式只比较一次，而up-down模式比较两次。

实际过程中，比较的这个值时不断变化的，根据具体需求（参考值）通过PID控制器在不断调整，输出不同占空比的PWM，达到控制的目的。

1.2.3 动作模块AQ–根据比较结果动作，决定占空比

动作模块AQ根据动作模块寄存器AQCTLA、AQCTLB的设置对比较事件进行动作，主要有四种动作模式：
1、不动作
2、置低
3、置高
4、翻转

动作模块事件优先级
不同模式下的动作事件是有优先级的，up-down模式在向上计数和向下计数的过程中，事件优先级不一样。所有模式下，软件强制事件的优先级最高。

至此，PWM的产生基本得到解答。具体是：
1、设置TBCLK时钟以及模块时钟使能；
2、选择up-down模式，确定频率，得到周期值；
3、确定比较事件以及动作模式，决定PWM的占空比，即可得到PWM波。

2、如何触发ADC？

触发ADC的事件主要涉及到PWM模块的事件触发模块ET，根据时基模块和计数比较模块输入的比较事件以及CTR_Dir时基计数方向产生相应事件，设置事件触发选择寄存器ETSEL，选择触发ADC启动转换或进行中断请求。
在这里插入图片描述
ADC启动转换触发信号为EPWMxSOCA和EPWMxSOCB，根据ADC的设置选择某个信号或两个信号。