CN1205465A - 用溢出信号抑制数据传输的脉冲宽度调制 - Google Patents

用溢出信号抑制数据传输的脉冲宽度调制 Download PDF

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Abstract

在脉冲宽度调制(PWM)控制电路中,异步计数器为时钟信号计数以计数定时值,当计数的定时值与预定值相等时产生溢出信号。传输控制电路允许设定定时值从主比较寄存器传输到从比较寄存器,禁止设定定时值响应于溢出信号传输。比较电路把异步计数器中的计数定时值与传入从比较寄存器的设定定时值进行比较,当计数定时值与设定定时值相符合时产生重合信号。输出电路根据溢出信号和重合信号产生PWM信号。

Description

用溢出信号抑制数据传输的脉冲宽度调制控制
本发明涉及脉冲宽度调制，尤其涉及用于测量仪表控制中的PWM控制。
在汽车控制板上的各仪表中，仪表指针的指示值随车速、引擎转速或类似的参数而变化。脉冲宽度调制(PWM)控制一般用于根据车速、引擎转速或类似参数来改变各仪表指针的位置。
图1是以日本未决专利申请公开第3-228102为例说明常用仪表控制电路结构的框图。参考图1，响应于产生的写请求信号，设定值从总线210写入主比较寄存器203。当从传输控制电路204来的传输控制信号209S为传输许可状态时，该设定值从主比较寄存器203到从比较寄存器202的传送与异步计数器201的溢出信号206S同步。当异步计数器201的计数值与从比较寄存器202中的设定值符合时产生重合信号207S，并且当异步计数器201溢出时产生溢出信号206S，根据重合信号207S和溢出信号206S形成脉宽调制输出信号208S。
然而，当设定值通过总线210写入主比较寄存器203的过程中产生溢出信号206S时，有可能在写操作过程中设定值通过主比较寄器203传入从比较寄存器202。由于这个原因，要设定一个传输控制电路204以控制设定值从主比较寄存器203到从比较寄存器202的传送提供保证。因此，即使是在上述的于主比较寄存器203重写操作期间产生溢出信号206S情况下，也能制止误操作。
为防止上述电路结构中的误操作，执行下列传输控制。既如箭头A所示，当传输控制信号209S在传输允许状态时，传输控制电路204允许设定值从主比较寄存器203到从比较寄存器202的传送与异步计数器201的溢出信号206S同步。反之如箭头B所示，传输控制电路204禁止从总线210到主比较寄存器203的设定值传送。
另一方面，当传输控制信号209S为传输禁止状态时，即使异步计数器201产生溢出信号206S，传输控制电路203也阻止设定值从主比较寄存器203到从比较寄存器202的传送。反之如箭头B所示，传输控制电路204允许设定值通过总线210写入主比较寄存器203。
图2表明产生写请求信号后常规控制电路的控制流程。在常规控制电路中，当在步骤S32中产生写请求信号时，在步骤S34中，传输控制电路204以软件模式置为传输禁止状态。然后在步骤S36中设定值从CPU(未标出)经总线210写入主比较寄存器203，接着在步骤S38中传输控制电路在传输允许状态下以软件模式置位。上述步骤一直重复直至溢出信号产生。在步骤S40中，当异步计数器201产生溢出信号206S时，设定值从主比较寄存器203到从比较寄存器202的传送与溢出信号同步完成。
图3表明异步计数器201的溢出信号206S与到主比较寄存器203的写请求信号之间的关系。如图3所示，在来自异步计数器201的溢出信号206S与下一个溢出信号206S之间产生许多写请求信号，在这种情况下，CPU在写请求信号产生的各个时刻把传输控制电路置位为传输禁止状态，然后CPU把设定值写入主比较寄存器203，此后CPU把传输控制电路204置位为传输允许状态。这个操作在溢出信号206S与下一个溢出信号206S的定时周期之间的写请求信号产生的各时刻重复。
因此无论怎样，在溢出信号206S刚产生之前写入主比较寄存器203的唯一设定值被传入从比较寄存器202，从而最后的设定值被反射为PWM输出信号208S。即除刚好在溢出信号206S产生前写入主比较器203的设定值以外，其余的设定值未被使用。
因为由箭头A指示的设定值的传输由传输控制电路204控制，即使在将该值写入主比较器寄存203期间产生溢出信号206S，设定值也不从主比较寄存器203传送到从比较寄存器202，因此从比较寄存器202的值不能被刷新。这样，尽管车速及引擎转速等由仪表所指示出的目标值已发生变化，PWM信号也不能改变。
如上所述，常规电路中有如下问题：
第一个问题是CPU执行无效操作。在常规电路中，根据异步计数器的一个溢出信号到下一个溢出信号之间的定时周期中写请求产生的次数，设定值通过总线写入主比较寄存器，因此，即使该值从总线到主比较寄存器被写许多次，也只把从总线到主比较寄存器最后写入的值作为有效值最终传入从比较寄存器。因此除最后一个值外，于主比较寄存器上的任何重写值都不反映为PWM输出，结果CPU执行无效操作。
第二个问题是传输控制电路204控制设定值从主比较寄存器到从比较寄存器的传输，因此会有这样的情况，在相关的定时中，从比较寄存器上的设定值未刷新。换句话说，在设定值写入主比较寄存器期间，因为该值正被写入主比较寄存器，当异步计数器产生溢出信号时，不允许从主比较寄存器到从比较寄存器的设定值传输，因此该设定值不被从主比较寄存器传送到从比较寄存器。这样，从比较寄存器上的设定值不被修改且PWM输出信号不发生变化。
为解决以上问题本发明被完成。因此本发明的目标是提供脉冲宽度调制控制电路。
为实现本发明的目标，脉冲宽度调制(PWM)控制电路包括异步计数器，它对时钟信号计数，当它的计数值与预定值相等时产生溢出信号；存储一个设定值的从比较寄存器；存储该设定值的主比较寄存器；传输控制电路允许设定值从主比较寄存器传送到从比较寄存器，并在响应溢出信号时限制该设定值的传输；比较电路把异步计数器中的计数值与传送到从比较器中的设定值进行比较，并当该计数值与设定值符合时产生重合信号；输出电路响应溢出信号和重合信号产生PWM信号。
传输控制电路可以包括响应溢出信号而复位的传输控制标志，且当传输控制标志被复位时可以产生传输禁止信号。在这种情况下，响应于传输禁止信号从主比较寄存器到从比较寄存器的设定值的传输被禁止。当产生传输禁止信号时，主比较寄存器响应写请求信号也可以接收设定值。
传输控制电路也可以根据写请求信号设置传输控制标志以产生传输允许信号，使设定值从主比较寄存器传输到从比较寄存器。在这种情况下，根据传输允许信号禁止设定值写入主比较寄存器。
PWM控制电路可进一步包括与传输控制标志有关的写部分，以检测传输控制标志是否复位，当传输控制标志被复位时产生写请求信号、把设定值写入主比较寄存器。
为了完成本发明的另一个目标，在PWM控制电路中可靠地产生脉冲宽度调制(PWM)信号的方法包括：
-对时钟信号进行计数，并当所计数值与预定值相等时产生溢出信号以设置传输禁止模式；
-在传输允许模式下把设定值从主比较寄存器传送到从比较寄存器，在传输禁止模式下禁止该传输；
-把计数值与传入从比较寄存器的设定值进行比较，当计数值与设定值符合时在传输禁止模式下产生PWM输出信号；
溢出信号的产生包括根据溢出信号给传输控制标志复位以设置传输禁止模式。
在传输禁止模式下将设定值按要求写入主比较寄存器。在这种情况下，根据写入主比较寄存器的设定值设置传输允许模式，也设置传输控制标志。
仍旧为了本发明的另一个目的，脉冲宽度调制(PWM)控制电路包括传输控制标志；主比较寄存器和从比较寄存器；与传输控制标志有关的写部分用于检测传输控制标志是否被置位或复位，当传输控制标志被复位时将设定值写入主比较寄存器，当传输控制标志被置位时设定值从主比较寄存器传送到从比较寄存器；异步计数器对时钟信号计数并且当计数值与预定值相等时产生溢出信号给传输控制标志复位；PWM信号输出电路把异步计数器中的计数值与传入从比较寄存器的预定值进行比较，当计数值与设定值符合时根据溢出信号产生PWM输出信号。
仍旧还是为了本发明的另一个目的，在PWM控制电路中与设定值对应的脉冲宽度调制(PWM)信号的输出方法包括：
-对脉冲信号计数以产生计数值；
-当计数值与预定值相等时产生溢出信号；
-在传输禁止模式下将设定值写入主比较寄存器；
-在传输允许模式下将设定值从上述的主比较寄存器传入从比较寄存器；
-根据溢出信号将传输允许模式复位为传输禁止模式；
-把上述的计数值与传入从比较寄存器的设定值进行比较，当计数值与设定值符合时产生重合信号；
-根据溢出信号和重合信号输出PWM信号。
写步骤包括产生写请求信号。在这种情况下，根据写请求信号将传输禁止模式复位为传输允许模式。传输允许模式的复位包括根据溢出信号将传输控制标志置位，传输禁止模式的复位包括根据写请求信号将传输控制标志复位。在这个方法中，仅允许与多个写请求信号中的第一个信号对应的设定值写入主比较寄存器。
附图简述
图1是说明常规PWM控制电路结构的框图；
图2是说明图1中常规PWM控制电路运行流程图；
图3是说明图1的常规PWM控制电路中写请求信号与溢出信号的关系的图解；
图4是说明与本发明具体实施例相应的PWM控制电路结构的框图；
图5是说明与本发明具体实施例相应的PWM控制电路运行流程图；
图6是说明与本发明具体实施例相应的PWM控制电路中的写请求信号与溢出信号的关系的图解；
图7是说明设定值从组比较寄存器到从比较寄存器的传输与和与本发明具体实施例相应的PWM控制电路中的写请求信号之间的关系。
下面将根据参考附图详细描述本发明的脉冲宽度调制(PWM)控制电路。
图4是说明与本发明具体实施例相应的脉冲宽度调制(PWM)控制电路结构的框图。参考图4，此PWM控制电路包括异步计数器101、从比较寄存器102、主比较寄存器103、有传输控制标志104-1的传输控制电路104、输出电路105、比较电路106、CPU124及时钟发生电路122。
如从图4中所见，此具体实施例的PWM控制电路中关于溢出信号106S从异步计数器101连接到传输控制电路104这一点和图1所示的常规PWM控制电路不同。
CPU124控制PWM控制电路的所有操作。CPU124检测传输控制电路104的传输控制标志104-1，当传输控制标志104-1被复位为传输禁止状态或模式时，CPU产生写请求信号并响应于该写请求信号把一个设定值通过通过总线110写入主比较寄存器203。响应于写请求信号，传输控制电路104的传输控制标志104-1被复位为传输允许状态或模式以输出传输允许信号。另一方面，当传输控制标志104-1被置位传输允许状态时CPU不能产生写请求信号，结果在传输允许模式下，设定值也绝不会写入主比较寄存器103。
当传输控制标志104-1在传输允许状态下被置位时，传输控制电路104输出传输允许信号109S。响应于该传输允许信号109S，设定值从主比较器203传送到从比较器202，该传送与异步计数器201的溢出信号206S同步。
异步计数器101对时钟信号发生电路122的时钟信号计数，产生计数值，当计数值与由CPU124设定的预定数值相等时产生溢出信号106S。
当异步计数器101的计数值与被传送到从比较寄存器202的设定值符合时，比较电路106比较并产生叠和信号207S。输出电路105根据叠和信号207S和溢出信号206S产生PWM输出信号208S。
传输控制电路104的传输控制标志104-1响应于溢出信号206S也被复位为传输禁止状态并输出传输禁止信号109S。
为防止上述电路结构的误操作而执行下列传输控制，如箭头A所示，即传输控制信号209S在传输允许状态期间，传输控制电路204允许设定值从主比较寄存器203传送到从比较寄存器202，此传送与异步计数器201的溢出信号206S同步。反之，在传输允许状态期间CPU不产生写请求信号，因此如箭头B所示设定值不被写入主比较寄存器203。
另一方面，传输控制信号209S在传输禁止状态期间，即使异步计数器201产生溢出信号206S，传输控制电路204亦禁止从主比较寄存器203到从比较寄存器202的设定值的传送。反之如箭头B所示，传输控制电路204允许CPU产生写请求信号并通过总线210将设定值写入主比较寄存器203。
这样，在此具体实施例中，传输控制电路104的传输控制信号109S由溢出信号106S以硬件模式复位(禁止传输)，并且仅置位操作(允许传输)以软件模式完成。
图5是说明本发明的PWM控制电路操作的控制流程。
CPU检测传输控制电路104的传输控制标志104-1，当传输控制标志104-1被复位为传输禁止状态或模式时，CPU124在步骤S12中产生写请求信号，在步骤S14中根据写请求信号通过总线110把设定值写入主比较寄存器203。在步骤S16中，在传输允许状态下，根据写请求信号传输控制电路104的传输控制标志104-1被置位，从而输出传输允许信号。
在步骤S18中，在响应传输允许信号期间，设定值在传输允许状态下从主比较寄存器103传送至从比较寄存器102。
其后，如以上描述的那样，异步计数器101产生溢出信号，接着输出电路105输出PWM信号。在步骤S20中，传输控制电路104的传输控制标志104-1被复位为传输禁止状态从而输出传输禁止信号109S。
如上所述传输控制标志104-1以硬件模式复位。因此，设定值写入主比较寄存器103后，在软件模式下仅完成把传输控制电路104置位为传输允许状态的控制。
图6表示写请求信号和通过总线110对主比较寄存器进行写操作之间的关系。在步骤S16中，根据图5的控制流程，当仅以软件模式控制传输允许时，仅仅恰好在溢出信号106S之后的写请求信号是有效的，反之，溢出信号产生之前连续产生的写请求信号是无效的，与此同时CPU一直检测传输控制标志。仅当确定了传输控制信号109S已被设置为传输禁止状态时，完成设定值到主比较寄存器103的写操作。因此在溢出信号106S和下一个溢出信号106S之间的定时周期中，从总线110到主比较寄存器103的设定的写操作仅完成一次，接着设定值从主比较寄存器103传送到从比较寄存器102。
图7表示在PWM控制中设定值从主比较寄存器103传送到从比较寄存器102的如车速、引擎转速等目标的变化量。在图7中，长短交替的短划线虚线表示常规电路中的变化量，虚线表示目标变化量，实线表示本发明的PWM控制电路的变化量。
在图1所示的常规电路中，每当写请求信号产生时，设定值就从总线210写入主比较寄存器203，结果，在溢出信号106S和下一个溢出信号106S之间的最后一个设定值被从主比较寄存器203传入从比较寄存器202。
另一方面，与本发明相应的电路在溢出信号106S产生之后，仅第一个写请求信号有效且仅第一个设定值通过总线110写到主比较寄存器103，然后，根据下一个溢出信号106S此设定值从主比较寄存器103传入从比较寄存器102，接着发生的写请求信号无效。
正如从图7中看到的，在本发明中，PWM控制能比常规电路中的PWM控制更准确地执行，即使当设定值从主比较寄存器传到从比较寄存器时定时有波动，以高精度完成PWM控制也是可能的。
使用本发明的PWM控制电路，异步计数器产生溢出信号后的唯一的第一个写请求信号能被执行生效，并在响应溢出信号产生后唯一的第一个写请求信号期间，设定值也从总线写入主比较寄存器。此后，即使在直到下一个溢出信号产生的定时周期期间产生多个写请求信号，它们也是无效的，并且不执行从总线到主比较寄存器的设定值写操作。这样，即使在溢出信号和下一个溢出信号之间定时周期中产生写请求信号，从总线到主比较寄存器设定值的写操作也仅执行一次，然后设定值被传送到从比较寄存器。因此，主比较寄存器不被重写并阻止CPU的无效重写操作。
由于自异步计数器产生溢出信号后唯一的第一个写请求信号有效、且设定值从总线写入主比较寄存器起直到下一个溢出信号的产生，有充足的时间，因此，能避免在设定值从总线到主比较寄存器的写操作期间溢出信号的产生。这样，能避免设定值从主比较寄存器传送不到从比较寄存器的麻烦。

Claims (11)

1．脉冲宽度调制(PWM)控制电路，其特征在于：
-异步计数器，用于时钟信号计数并计数定时值，当上述计数的定时值与预定值相等时产生溢出信号；
-从比较寄存器，用于存储设定定时值；
-主比较寄存器，用于存储上述的设定定时值；
-传输控制电路，用于允许上述的设定定时值从上述的主比较寄存器传输到上述的从比较寄存器，并用于禁止上述的设定定时值响应于上述的溢出信号传输；
-比较电路，用于将上述异步计数器中的上述计数的定时值与传入上述从比较寄存器的上述设定定时值进行比较，当上述计数的定时值与上述设定定时值相符合时产生重合信号；
-输出电路，响应上述溢出信号和上述重合信号产生PWM信号。
2．根据权利要求1的PWM控制电路，其特征在于上述控制电路包括响应于上述溢出信号复位的传输控制标志，在上述传输控制信号被复位时产生传输禁止信号，其中响应于上述传输禁止信号，禁止上述设定定时值从上述主比较寄存器到上述从比较寄存器的传输。
3．根据权利要求2的PWM控制电路，其特征在于当上述传输禁止信号产生时，响应于写请求信号上述主比较寄存器接收上述设定定时值。
4．根据权利要求3的PWM控制电路，其特征在于上述传输控制电路响应于写请求信号设置上述传输控制标志以产生传输允许信号，使上述设定定时值从上述主比较寄存器传入上述从比较寄存器。
5．根据权利要求4的PWM控制电路，其特征在于响应于上述传输允许信号禁止上述设定定时值写入上述主比较寄存器。
6．根据权利要求5的PWM控制电路，进一步包括写装置，其根据上述传输控制标志检测上述传输控制标志是否被置位或复位，并当上述传输控制标志被复位时产生上述写请求信号，把上述设定定时值写入上述主比较寄存器。
7．在PWM控制电路中可靠产生脉冲宽度调制信号的方法，包括：
-计数时钟信号以计数定时值，当上述计数的定时值与预定值相等时产生溢出信号以设置传输禁止模式；
-在传输允许模式下把设定定时值从主比较寄存器传输到从比较寄存器，在上述传输禁止模式下禁止该传输；
-把上述计数的定时值与传入上述从比较寄存器的设定定时值进行比较，当上述计数的定时值与上述设定定时值相符时在上述传输禁止模式下产生PWM输出信号；
8．根据权利要求7的方法，上述产生溢出信号的步骤包括，响应于上述溢出信号复位传输控制标志，以设置上述传输禁止模式。
9．权利要求7或8的方法，其特征在于进一步包括，在上述传输禁止模式下把上述设定定时值写入上述主比较寄存器。
10．权利要求9的方法，其特征在于进一步包括，响应于上述设定定时值写入上述主比较寄存器设置上述传输允许模式。
11．根据权利要求10的方法，其特征在于进一步包括，上述传输允许模式的设置包括设置传输控制标志。
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