CN103219971A - 基于调制波周期归一化的spwm脉冲波产生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统。本系统包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON、SPWM周期寄存器OPT0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1、8通道的16位加法器0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1、2位分频计数器Clkmode0/1、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1和SPWM脉冲信号寄存器0/1以及I/O口。该系统内各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。本发明从硬件角度出发，以硬件实现代替软件实现，有一定的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统。
背景技术
正弦脉冲调制（SPWM，Sinusoidal PulseWidthModulation）是一种可为电机调速、LED驱动、加热器驱动、逆变器或音响等设备提供数字控制方法的技术，是用三角载波与正弦调制波进行比较，产生与正弦调制波等效的一系列等幅不等宽矩形脉冲波形。采样控制理论中冲量等效原理：惯性系统被大小波形不同的窄脉冲变量作用时，如果其冲量对时间的积分相等，即可认为其作用效果基本相等，冲量指窄脉冲的面积，效果基本相同指输出响应波形基本上是相同的。交流调速系统采用SPWM控制技术不仅能够及时、准确地实现变频变压的控制要求，更重要地是可以抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量，降低或消除变频调速时电机的转矩脉动，提高电机的工作频率，扩大调速系统的调速范围。SPWM控制技术以其控制简单、灵活与动态响应好等优点成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也一直是人们研究的热点。
SPWM脉冲波的计算需要数学模型。建立数学模型的方法有很多种，例如自然采样法、谐波消去法、等面积法、规则采样法、不规则采样法等。本发明基于自然采样法，结合谐波消去法和等面积法提出一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生方法，设计了一款基于此方法的新型片上脉冲宽度调制产生系统。本发明从硬件角度出发，以硬件实现代替软件实现，有一定的可操作性。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，可以输出调制波周期归一化的SPWM脉冲波。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON、SPWM周期寄存器OPT0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1、8通道的16位加法器0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1、2位分频计数器Clkmode0/1、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1和SPWM脉冲信号寄存器0/1以及I/O口，其特征在于，所述各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。
所述的SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON占用片上RAM地址00H，其低4位用于控制SPWM产生通道0，高4位用于控制SPWM产生通道1，其BIT3和BIT7 分别用于控制SPWM脉冲波产生系统相应的SPWM产生通道0/1工作与否；其BIT2和BIT1、BIT6和BIT5用于控制2位分频计数器Clkmode0/1的分频情况；其BIT0和BIT4作为SPWM脉冲波产生系统16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1的使能信号，控制其运行与否。
所述的SPWM周期寄存器OPT0/1分别有一个16位的寄存器，占用片上RAM地址01H\02H和03H\04H（高8位和低8位），用于保存SPWM脉冲波产生系统所设定的SPWM周期，为SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1提供输入值。
所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1分别有8个16位的移位寄存器，用于储存调制波周期归一化的中间变量，以便通过8通道16位加法器0/1的计算得到调制波周期归一化的结果。
所述的8通道的16位加法器0/1可以实现把作为调制波周期归一化中间变量的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1 的值相加以得到调制波周期归一化的结果。该加法器0/1通过局部总线与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1相互连接。
所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1分别有10个16位的缓存寄存器，用于储存调制波周期归一化的最终结果，以便与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1进行比较。该缓存寄存器组0/1通过局部总线与8通道的16位加法器0/1和16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1相互连接。
所述的2位分频计数器Clkmode0/1分别有一个2位计数器, 用于实现SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON 所述的分频情况，作为计数时钟输入给16位脉冲计数器Pulse_Counter0/1。
所述的16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1分别有一个16位计数器，占用片上RAM地址05H\06H和07H\08H（高8位和低8位），用于实现SPWM脉冲波产生系统的基准计数器功能。该计数器Pulse_Counter0/1与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1各寄存器作为脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1的输入信号。
所述16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1用于实现SPWM脉冲波产生系统的脉冲计数器Pulse_Counter0/1与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1的比较，当二者值相等的时候，输出为高电平，给SPWM脉冲信号寄存器0/1一个上升沿信号。16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1通过局部总线与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1以及SPWM脉冲信号寄存器0/1连接。
所述的SPWM脉冲信号寄存器0/1分别有一个1位计数器，用于实现SPWM脉冲波产生系统的输出，当其时钟端有一个上升沿时，输出端信号发生翻转。
所述的I/O口包括复位信号端RST、SPWM信号输出使能端SPWM_EN、脉冲计数信号端Clock、读写使能端Wr_en和Rd_en、RAM地址信号端Address[3:0]、输入输出数据端Data_in/out[7:0]和SPWM信号输出端SPWM_out0/1，该I/O口通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线与SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON、SPWM周期寄存器OPT0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1、8通道的16位加法器0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1、2位分频计数器Clkmode0/1、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1和SPWM脉冲信号寄存器0/1相互连接。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：本发明基于自然采样法，结合谐波消去法和等面积法，提出一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲产生方法，从而设计出一种基于此方法的新型片上脉冲宽度调制产生系统。本发明从硬件角度出发，以硬件实现代替软件实现，具有可操作性。
附图说明
图1是一个正弦调制波周期内正弦调制波与三角载波波形情况。
图2是双极性SPWM脉冲波形解析图。
图3是基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统结构框图。
图4是基于调制波周期归一化的SPWM脉冲值的电路实现。
图5是SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组。
具体实施方式
下面结合附图以及优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：参见图3，本基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）以及I/O口（10），其特征在于，所述各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。
实施例二：参见图3至图5，本实施例与实施例一基本相同，特征之处如下：
所述的SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）占用片上RAM地址00H，其低4位用于控制SPWM产生通道0，高4位用于控制SPWM产生通道1，其BIT3和BIT7 分别用于控制SPWM脉冲波产生系统相应SPWM产生通道0/1工作与否；其BIT2和BIT1、BIT6和BIT5用于控制2位分频计数器Clkmode0/1（6）的分频情况；其BIT0和BIT4作为SPWM脉冲波产生系统16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）的使能信号，控制其运行与否。
所述的SPWM周期寄存器OPT0/1（2）分别有一个16位的寄存器，占用片上RAM地址01H\02H和03H\04H（高8位和低8位），用于保存SPWM脉冲波产生系统所设定的SPWM周期，为SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）提供输入值。
所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）分别有8个16位的移位寄存器，用于储存调制波周期归一化的中间变量，以便通过8通道16位加法器0/1（4）的计算得到调制波周期归一化的结果。
所述的8通道的16位加法器0/1（4）可以实现把作为调制波周期归一化中间变量的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3） 的值相加以得到调制波周期归一化的结果。该加法器0/1（4）通过局部总线与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）相互连接。
所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）分别有10个16位的缓存寄存器，用于储存调制波周期归一化的最终结果，以便与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）进行比较。该缓存寄存器组0/1（5）通过局部总线与8通道的16位加法器0/1（4）和16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）相互连接。
所述的2位分频计数器Clkmode0/1（6）分别有一个2位计数器, 用于实现SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1） 所述的分频情况，作为计数时钟输入给16位脉冲计数器Pulse_Counter0/1（6）。
所述的16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）分别有一个16位计数器，占用片上RAM地址05H\06H和07H\08H（高8位和低8位），用于实现SPWM脉冲波产生系统的基准计数器功能。该计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1各寄存器作为脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）的输入信号。
所述的所述16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）用于实现SPWM脉冲波产生系统的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）的比较，当二者值相等的时候，输出为高电平，给SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）一个上升沿信号。16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）通过局部总线与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（6）以及SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）连接。
所述的SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）分别有一个1位计数器，用于实现SPWM脉冲波产生系统的输出，当其时钟端有一个上升沿时，输出端信号发生翻转。
所述的I/O口（10）包括复位信号端RST、SPWM信号输出使能端SPWM_EN、脉冲计数信号端Clock、读写使能端Wr_en和Rd_en、RAM地址信号端Address[3:0]、输入输出数据端Data_in/out[7:0]和SPWM信号输出端SPWM_out0/1，该I/O口（10）通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线与SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）相互连接。
实施例三：以下结合附图和实例对本发明做进一步说明，以下的描述仅用于理解本发明技术方案使用，不用于限定本发明的范围。
本实施例利用Altera公司提供的DE1开发板实现基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统。根据系统设计要求利用FPGA开发工具Quartus II实现系统硬件开发，基于FPGA可编程器件进行基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统的SOC设计。
系统设计包括基于调制波周期归一化的参数值计算和其硬件电路实现两大部分。基于调制波周期归一化的相对值计算是指离线计算三角载波与正弦调制波的联立方程组，计算出它们的交点（即SPWM脉冲开关点）相对时点值，为SPWM脉冲波产生系统中的移位寄存器和加法器设计提供理论依据。硬件电路实现主要是指运用硬件描述工具实现其RTL（register transfer level）级电路。本设计是基于Altera公司提供的DE1开发板完成整个系统的设计。
以下对系统设计各环节进行分述：
1、基于调制波周期归一化的参数值计算：
基于调制波周期归一化的参数值计算是指离线计算三角载波与正弦调制波的联立方程组，计算出它们的交点（即SPWM脉冲开关点）相对时点值，为SPWM脉冲波产生系统主控模块中的移位寄存器和加法器设计提供理论依据。
根据SPWM脉冲波产生的基本原理，正弦调制波与三角载波的交点正是SPWM 脉冲宽度的起始点和停止点，也就是SPWM脉冲的开关点，按照这些交点进行SPWM 脉冲宽度与间隙时间的采样，从而可生成控制SPWM脉冲的开关信号，便可生成所需要的SPWM脉冲波。基于调制波和载波的周期性，本文只需讨论在一个周期正弦调制波范围内载波和调制波的情况就可以得知所有周期内调制波与载波的情况。如图1一个正弦调制波周期内正弦调制波与三角载波波形情况所示，正弦调制波函数为：Usin=Um Asinwt(w=2πfn )。其中，t为正弦调制波函数自变量，wt取值范围为0-2π，正弦调制波周期t0=2π/w=2π/(2πfn)=1/fn，fn为正弦调制波频率，A为三角载波幅值，Um为幅值调制比，即正弦调制波与三角载波的幅值比，取值范围为0-1。基于调制波与载波之间的调制载波比关系，便可由正弦调制波各参数得出三角载波的相关各参数，三角载波周期为2π/nw，其中n为调制载波比（即每个正弦调制波周期内有n个三角载波），三角载波的幅值为A，则三角载波上升与下降两个斜率分别为2Anw/π与-2Anw/π，三角载波的函数为：Ucarrier =
通过解正弦调制波函数Usin=Um A sinwt (w=2πfn )与三角载波函数Ucarrier所组成的联立方程组，所得自变量t的解便是我们进行调制波周期归一化所需要的基本参数。
选择幅值调制比Um为0.86，三角载波的幅值A为1，由t0=2π/w=1取w=2π，一个正弦周期内插入10个三角载波，即n=10，则一个正弦调制波周期内其与三角载波的交点共有20个。即Usin=0.86sin2πt，Ucarrier为
其中，t为正弦调制波函数自变量，解上述三角载波与正弦调制波的联立方程组，可计算出一个正弦调制波周期内其与三角载波的20个交点（即SPWM脉冲开关点）相对时点值。图2为针对上述三角载波与正弦调制波联立方程组的解析情况，其三列波形分别为正弦调制波和三角载波以及占空比按照正弦规律变化的SPWM脉冲波，横轴为对正弦调制波做周期归一化后的时间轴t，纵轴为其幅值。当三角载波的取值大于正弦调制波的取值时输出的SPWM脉冲波为关状态，当三角载波的取值小于弦调制波的取值时输出的SPWM脉冲波为开状态。
表1中on2off和off2on为一个正弦调制波周期内其与三角载波的20个交点（即SPWM脉冲开关点）相对时点值，分别表示SPWM脉冲波中脉冲由开状态变为关状态或由关状态变为开状态的变化点相对时刻。为了便于操作，对表2数据进行一下向左或向右平移，以确保第一个交点相对值为0或最后一个交点相对值为1（鉴于调制波的周期性，两种方法的效果是一样的），本文设计过程选择向右平移0.0220，以确保最后一个交点相对值为1。
、基于调制波周期归一化的SPWM产生系统的建立：
如图3基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统结构框图所示，该系统包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）以及I/O口（10），其特征在于，所述各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。
1）、SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON，设计如下：
SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）占用片上RAM地址00H，其低4位用于控制SPWM产生通道0，高4位用于控制SPWM产生通道1，其BIT3和BIT7 分别用于控制SPWM脉冲波产生系统相应的SPWM产生通道0/1工作与否；其BIT2和BIT1、BIT6和BIT5用于控制2位分频计数器Clkmode0/1（6）的分频情况，当2位分频计数器Clkmode0/1（6）的计数值与CLOCKMODE0/1值相等时，便使输入给16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）的时钟信号翻转，进而实现分频的效果；其BIT0和BIT4作为SPWM脉冲波产生系统16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）的使能信号，当BIT0和BIT4被置1时，16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）开始工作，清0时停止工作。
CLOCKMODE0/1：分频选择： 00 ： SYSTEMCLK 01 ： 2分频
10 ： 4分频 11 ： 8分频
2）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2），设计如下：
SPWM周期寄存器OPT0/1（2）分别有一个16位的寄存器，占用片上RAM地址01H\02H和03H\04H（高8位和低8位），用于保存SPWM脉冲波产生系统所设定的SPWM周期，用户可以通过对寄存器01H\02H和03H\04H进行操作，来设置SPWM脉冲波的周期。
3）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3），设计如下：
SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）分别有8个16位的移位寄存器，用于储存调制波周期归一化的中间变量，以便通过8通道16位加法器0/1（4）的计算得到调制波周期归一化的结果。该移位寄存器组0/1（3）通过局部总线与SPWM周期寄存器OPT0/1（2）和8通道16位加法器0/1（4）相互连接。
4）、8通道的16位加法器0/1（4），设计如下：
如图4基于调制波周期归一化的SPWM脉冲值的电路实现所示，8通道的16位加法器0/1（4）可以实现把作为调制波周期归一化中间变量的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3） 的值相加以得到调制波周期归一化的结果。该加法器0/1（4）通过局部总线与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）相互连接。参数0.0507和0.0886是表3正弦调制波与三角载波20个交点相对时点值经过修正后的一组on2off/off2on值，其分数形式如式（3）、（4）所示，
硬件实现如式（5）、（6）所示：
opt0为SPWM周期寄存器OPT0（2）的值，如图5 SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组所示，opw0_i1和opt0_i1为一组移位寄存器的值，分别对应参数0.0507和0.0886。
5）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5），设计如下：
如图4基于调制波周期归一化的SPWM脉冲值的电路实现、图5 SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组所示，SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）分别有10个16位的缓存寄存器，用于保存式（5）和（6）具体硬件实现的结果，即调制波周期归一化的最终结果，以便与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）进行比较。该缓存寄存器组0/1（5）通过局部总线与8通道的16位加法器0/1（4）和16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）相互连接。
6）、分频计数器Clkmode0/1（6），设计如下：
分频计数器Clkmode0/1（6）分别有一个2位计数器, 用于实现SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1） 所述的分频情况，当2位分频计数器Clkmode0/1（6）的计数值与SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）的CLOCKMODE0/1值相等时，便使输入给16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）的时钟信号翻转，进而实现时钟分频的效果，作为计数时钟输入给16位脉冲计数器Pulse_Counter0/1（6）。该计数器Clkmode0/1（6）。
7）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7），设计如下：
16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）分别有一个16位计数器，占用片上RAM地址05H\06H和07H\08H（高8位和低8位），用于实现SPWM脉冲波产生系统的基准计数器功能；用户可以通过对寄存器C2H\C3H和C4H\C5H（高8位和低8位）进行操作，来读取当前计数器的计数值和执行写操作来设置计数器的值。该计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1各寄存器作为脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）的输入信号。该计数器Pulse_Counter0/1（7）通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线与其他模块相互连接。
8）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8），设计如下：
16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）用于实现SPWM脉冲波产生系统的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）的比较，当二者值相等的时候，输出为高电平，给SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）一个上升沿信号。16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）通过局部总线与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（6）以及SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）连接。
9）、SPWM脉冲信号寄存器0/1（9），设计如下：
SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）分别有一个1位计数器，用于实现SPWM脉冲波产生系统的输出，当其时钟端有一个上升沿时，其输出端信号发生翻转。
10）、I/O口（10），设计如下：
I/O口（10）包括复位信号端RST、SPWM信号输出使能端SPWM_EN、脉冲计数信号端Clock、读写使能端Wr_en和Rd_en、RAM地址信号端Address[3:0]、输入输出数据端Data_in/out[7:0]和SPWM信号输出端SPWM_out0/1，该I/O口（10）通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线与SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）相互连接。
Claims (11)
1.一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）以及I/O口（10），其特征在于，所述各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。
2.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）占用片上RAM地址00H，其低4位用于控制SPWM产生通道0，高4位用于控制SPWM产生通道1，其BIT3和BIT7 分别用于控制SPWM脉冲波产生系统相应的SPWM产生通道0/1工作与否；其BIT2和BIT1、BIT6和BIT5用于控制2位分频计数器Clkmode0/1（6）的分频情况；其BIT0和BIT4作为SPWM脉冲波产生系统16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）的使能信号，控制其运行与否。
3.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的SPWM周期寄存器OPT0/1（2）分别有一个16位的寄存器，占用片上RAM地址01H\02H和03H\04H（高8位和低8位），用于保存SPWM脉冲波产生系统所设定的SPWM周期，为SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）提供输入值。
4.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）分别有8个16位的移位寄存器，用于储存调制波周期归一化的中间变量，以便通过8通道16位加法器0/1（4）的计算得到调制波周期归一化的结果，该移位寄存器组0/1（3）通过局部总线与SPWM周期寄存器OPT0/1（2）和8通道16位加法器0/1（4）相互连接。
5.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的8通道的16位加法器0/1（4）可以实现把作为调制波周期归一化中间变量的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3） 的值相加以得到调制波周期归一化的结果。该加法器0/1（4）通过局部总线与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）相互连接。
6.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）分别有10个16位的缓存寄存器，用于储存调制波周期归一化的最终结果，以便与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）进行比较。该缓存寄存器组0/1（5）通过局部总线与8通道的16位加法器0/1（4）和16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）相互连接。
7.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的2位分频计数器Clkmode0/1（6）分别有一个2位计数器, 用于实现SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1） 所述的分频情况，作为计数时钟输入给16位脉冲计数器Pulse_Counter0/1（6）。
8. 根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）分别有一个16位计数器，占用片上RAM地址05H\06H和07H\08H（高8位和低8位），用于实现SPWM脉冲波产生系统的基准计数器功能。该计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1各寄存器作为脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）的输入信号。
9.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的所述16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）用于实现SPWM脉冲波产生系统的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）与SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）的比较，当二者值相等的时候，输出为高电平，给SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）一个上升沿信号。16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）通过局部总线与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）和SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（6）以及SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）连接。
10.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）分别有一个1位计数器，用于实现SPWM脉冲波产生系统的输出，当其时钟端有一个上升沿时，输出端信号发生翻转。
11.根据权利要求1所述的基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，其特征在于，所述的I/O口（10）包括复位信号端RST、SPWM信号输出使能端SPWM_EN、脉冲计数信号端Clock、读写使能端Wr_en和Rd_en、RAM地址信号端Address[3:0]、输入输出数据端Data_in/out[7:0]和SPWM信号输出端SPWM_out0/1，该I/O口（10）通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线与SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON（1）、SPWM周期寄存器OPT0/1（2）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON移位寄存器组0/1（3）、8通道的16位加法器0/1（4）、SPWM脉冲开关点ON_OFF\OFF_ON缓存寄存器组0/1（5）、2位分频计数器Clkmode0/1（6）、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1（7）、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1（8）和SPWM脉冲信号寄存器0/1（9）相互连接。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130724 |