CN102916702A - 一种基于dsp的pwm引脚实现的数模转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法。本发明在DSP内部的PWM引脚输出接电阻R，电阻R与电路GND之间接一个电容C，电阻R与电容C的公共连接点即为输出；通过DSP内部的PWM引脚将需要数模转换的信号与DSP内部的比较寄存器相比较，从PWM引脚得到与之相对应的高频脉冲波形，然后通过对脉冲波形的滤波得到与原始信号非常接近的波形。本发明在几乎不增加硬件成本的基础上，也不需要复杂的算法，即可实现数字信号的模拟化，也不存在联机仿真运行带来的危险。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，用于方便查看中间数字变量的具体波形。
背景技术
在数字控制电路中，有很多控制算法是在数字信号处理器（DSP）中实现，将输入变量送入DSP，通过计算后得到输出变量，但是在电路的调试过程中，很多时候需要看到中间的变量以调试算法的正确与否，一般的DSP编程环境会提供在线仿真的功能，可以通过与DSP连接从电脑查看中间变量的波形，但是这种方式在有些大功率运行或者电路与电脑不共地的情况下，会出现问题，甚至导致炸机等危险发生。在不连接电脑的情况下，也可以通过数模转换（DAC）芯片来实现将DSP程序中的某个变量编程模拟量然后通过示波器来观察，但是这种方法需要在DSP外部加上数模转换芯片，从而增加成本。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种无需增加硬件成本、无需复杂的算法的简单好用的基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：
一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特殊之处在于：DSP内部的PWM引脚输出接电阻R，电阻R与电路GND之间接一个电容C，电阻R与电容C的公共连接点即为输出；通过DSP内部的PWM引脚将需要数模转换的信号与DSP内部的比较寄存器相比较，从PWM引脚得到与之相对应的高频脉冲波形，然后通过对脉冲波形的滤波得到与原始信号非常接近的波形。
上述转换方法的具体步骤如下：
（1）、假设需要被输出查看的中间变量信号为A_wave，简单分析其频率的大概范围为f1—f2 Hz；
（2）、如果A_wave为正的信号，则不需要做任何处理，如果A_wave为负或者为交流信号，则需要在其与DSP内部的比较器比较之前叠加一个直流偏置电压，使其全部信号都为正，因为DSP引脚输出只能为正，给其加上一个直流的偏置电压；
（3）、设置DSP中比较寄存器的的计数模式和计数周期值；
（4）、将输出的脉冲经过低通滤波器之后，即可得到A_wave的近似波形。
上述的步骤（2）中的直流偏置电压的大小为DSP引脚电压的一半。
上述的步骤（3）中的DSP中比较寄存器的计数模式选择连续增减模式计数, 其计数周期值通过需要的输出脉冲频率确定。
上述的设计数周期值为TPR，DSP的主频为100MHz，输出的脉冲频率为20kHz，则TPR=100M/2*20k。
上述的转换方法中的电阻R和电容C的取值确定：首先估算A_wave的频率f1，为了能够得到比较真实的输出波形，可以将计数器的频率f2尽量选大，f2>=20f1，电阻R和电容C组成的一阶低通滤波器的截止频率应该满足： 
，由此可以得到电阻R和电容C的取值范围。
与现有的技术相比，本发明的有益效果：
本发明在几乎不增加硬件成本的基础上，也不需要复杂的算法，即可实现数字信号的的模拟化，也不存在联机仿真运行带来的危险。
附图说明
图1为被输出的数字量经过与计数器比较形成PWM波形图；
图2为本发明中数模转过程换示意图；
图3为本发明的电路图。
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。
参见图1-3，本发明在DSP内部的PWM引脚输出接电阻R，电阻R与电路GND之间接一个电容C，电阻R与电容C的公共连接点即为输出；在DSP内部，数字量A_wave是一个在时间和幅值上都被离散化的量，如果把它每个时间点与之对应的数字量赋值给DSP内部的比较寄存器，那么在计数器（定义其计数方式为连续增减计数模式）的值等于A_wave此时刻的数字量（这个值叫做比较匹配点）时候，规定的PWM引脚将输出相应的电平。参见图1，规定计数器的下降过程中碰到比较匹配点A时输出的PWM引脚置高电平，计数器的上升过程中碰到比较匹配点B的时候PWM引脚置低电平。以此类推，可以得到相应的PWM脉冲波形。
上述转换方法的具体步骤如下：
（1）、假设需要被输出查看的中间变量信号为A_wave，简单分析其频率的大概范围为f1—f2 Hz；
（2）、如果A_wave为正的信号，则不需要做任何处理，如果A_wave为负或者为交流信号，则需要在其与DSP内部的比较器比较之前叠加一个直流偏置电压，使其全部信号都为正，因为DSP引脚输出只能为正，给其加上一个直流的偏置电压；
（3）、设置DSP中比较寄存器的的计数模式和计数周期值；
（4）、将输出的脉冲经过低通滤波器之后，即可得到A_wave的近似波形。
上述的步骤（2）中的直流偏置电压的大小为DSP引脚电压的一半。一般DSP引脚电压为3V，所以一般选1.5V。
上述的步骤（3）中的DSP中比较寄存器的计数模式选择连续增减模式计数, 其计数周期值通过需要的输出脉冲频率确定。设计数周期值为TPR，DSP的主频为100MHz，输出的脉冲频率为20kHz，则TPR=100M/2*20k。
参见图1，波形A_wave与DSP内部三角波计数器相比较，当A_wave的值大于三角波的值时，DSP引脚输出高电平，反之当A_wave的值小于于三角波的值时，DSP引脚输出低电平；所以A_wave的值较大的时候得到的脉冲波形较宽，A_wave的值较小的时候得到的脉冲波形窄，于是得到一串与A_wave相对应的脉冲波形，对这组脉冲波形滤波，就可以得到与A_wave相似的波形。
在这个输出的PWM脉冲波形中含有A_wave的信息，也含有计数器频率的信息，参见图2，用低通滤波器将计数器的频率部分滤除的话，可以得到A_wave的近似波形。
参见图3，本发明的电路为DSP的PWM引脚输出接电阻R，电阻R与电路GND之间接一个电容C，电阻R与电容C的公共连接点即为输出。
关于电阻R和电容C的取值可以这样计算：首先估算A_wave的频率f1，为了能够得到比较真实的输出波形，可以将计数器的频率f2尽量选大，f2>=20f1，R和C组成的一阶低通滤波器的截至频率应该满足：，由此可以得到R和C的取值范围。
Claims (6)
1.一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：DSP内部的PWM引脚输出接电阻R，电阻R与电路GND之间接一个电容C，电阻R与电容C的公共连接点即为输出；通过DSP内部的PWM引脚将需要数模转换的信号与DSP内部的比较寄存器相比较，从PWM引脚得到与之相对应的高频脉冲波形，然后通过对脉冲波形的滤波得到与原始信号非常接近的波形。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：所述的转换方法的具体步骤如下：
（1）、假设需要被输出查看的中间变量信号为A_wave，简单分析其频率的大概范围为f1—f2 Hz；
（2）、如果A_wave为正的信号，则不需要做任何处理，如果A_wave为负或者为交流信号，则需要在其与DSP内部的比较器比较之前叠加一个直流偏置电压，使其全部信号都为正，因为DSP引脚输出只能为正，给其加上一个直流的偏置电压；
（3）、设置DSP中比较寄存器的的计数模式和计数周期值；
（4）、将输出的脉冲经过低通滤波器之后，即可得到A_wave的近似波形。
3.根据权利要求2所述的一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：所述的步骤（2）中的直流偏置电压的大小为DSP引脚电压的一半。
4.根据权利要求2所述的一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：所述的步骤（3）中的DSP中比较寄存器的计数模式选择连续增减模式计数, 其计数周期值通过需要的输出脉冲频率确定。
5.根据权利要求2或4所述的一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：所述的设计数周期值为TPR，DSP的主频为100MHz，输出的脉冲频率为20kHz，则TPR=100M/2*20k。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于DSP的PWM引脚实现的数模转换方法，其特征在于：所述的转换方法中的电阻R和电容C的取值确定：首先估算A_wave的频率f1，为了能够得到比较真实的输出波形，可以将计数器的频率f2尽量选大，f2>=20f1，电阻R和电容C组成的一阶低通滤波器的截止频率应该满足： 
，由此可以得到电阻R和电容C的取值范围。
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