Применение выхода ШИМ в качестве цифро-аналогового преобразователя в цифровом сигнальном контроллере TMS320F280x™

Общие положения

Данный отчёт о  применении дополнен загружаемой программой, содержащей простой пример ШИМ/ ЦАП для контроллера TMS320F280x. Это та же программа, которая использовалась в разделе «Условия и результаты эксперимента» для получения представленных экспериментальных результатов. Программа была разработана с применением макетной платы eZdspF2808, но может быть запущена на любой аппаратной платформе на базе контрол- лероа TMS320F2801, TMS320F2802, TMS3 20F2806, TMS320F2808, TMS320F2809, TMS320F28015 или TMS320F28016. Предположительно, программа также будет работать и с перспективными устройствами семейства TMS320F280x, хотя пользователь должен учитывать потенциальные различия устройств. В качестве инструментов разработки использовались Code Composer Studio™ v3.3.80.11 совместно с C28x C-Compiler v5.0.2.

На рисунке 22 показан базовый алгоритм этой программы. Программа содержит единственный цикл прерывания для периодического обновления информации в ШИМ/ ЦАП с целью генерации требуемого выходного сигнала (например, синусоидальной формы).

Структура папки и имена  файлов

Пример программы  полностью автономен и не требует  внешних библиотек или файлов. Программа содержит и использует компоненты из обоих загруженных  файлов заголовков v1.60 для периферийных устройств DSP280x [5] и библиотеку оптимизации масштабного коэффициента (SFO) для TMS320F280x (файл SFO_TI_Build.lib, часть [5]). В таблице 2 показана структура папки примера программы, а в таблице 3 приведён полный перечень файлов, входящих в пример.

Дополнительная  информация

1. Программа может быть запущена на стандартной плате eZdspF2808. В таком виде программа обеспечивает вывод сигнала ШИМ на выводе ePWMIA, который после низкочастотной фильтрации даёт синусоидальный сигнал с частотой 976,6 Гц с размахом 2 В и смещением 0,5 В (то есть мин. значение сигнала 0,5, а макс. значение 2,5 В).
2. Ключевые функции InitDac() и WriteDac() являются общими для модуля ePWM с возможностями генерации ШИМ высокого разрешения и могут вызываться независимо для каждого используемого канала ШИМ/ЦАП.
3. ШИМ высокого разрешения использует патентованную технологию позиционирования (MEP), которая требует программно калиброванного масштабного коэффициента. Этот масштабный коэффициент получается при запуске функции калибровки масштабного коэффициента. Обычным для этой программы является постоянный запуск функции калибровки в фоновом режиме для модуля ePWM, не использовавшегося для ШИМ высокого разрешения. Другими словами, ШИМ/ЦАП использует один модуль ePWM, тогда как функция калибровки использует второй, отличный модуль ePWM. Этим достигается поочерёдная калибровка ШИМ высокого разрешения. Для получения дополнительной информации смотрите [4]
4. Ряд опций, выбираемых пользователем, имеющихся в файле f2808_HRPWM_DAC.h: Выбор частоты ШИМ. Выбор модуля ePWM для использования в качестве ШИМ/ЦАП. Выбор модуля ePWM для использования в качестве калибровочного модуля ШИМ высокого разрешения. Выбор формы выходного сигнала ЦАП (сигнал прямоугольной формы, синусоидальный сигнал или постоянный сигнал). Выбор амплитуды и смещения выходного сигнала ЦАП.

- Выбор периода для Timer0 (скорость обновления информации в ЦАП для выбранной формы сигнала). При регулировке этого параметра изменяется частота синусоидального или прямоугольного сигнала на выходе ШИМ/ЦАП. Подробная информация о каждой опции имеется в комментарии к файлу f2808_HRPWM_DAC.h. После настройки любой опции проект должен быть перекомпилирован. 
 

Заключение

Был использован  режим ШИМ высокого разрешения в  семействе ЦП TMS320F280x с дополнительным внешним аналоговым фильтром нижних частот для реализации цифро-аналогового преобразователя. Такой подход является недорогой альтернативой отдельной микросхеме ЦАП. При использовании пассивного RLC-фильтра 2-го порядка возможно построение ЦАП с разрешением более 9 разрядов и с полосой пропускания 100 кГц. Кроме того, при изменении номиналов компонентов фильтра возможно построение ЦАП с разрешением более 10 разрядов и с полосой пропускания 50 кГц. Такие значения разрешающей способности и полосы пропускания представляются достаточными для использования в широком спектре устройств.

Литература

1. Hildebrand F.B. «Advanced Calculus for Applications (Продвинутые прикладные расчёты)», Prentice- Hall Inc., Englewood Cliffs, Нью- Джерси, 2-е издание, 1976, ISBN 0-13-011189-9, стр. 214-223.
2. TMS320F2809, TMS320F2808, TMS320F2806, TMS320F2802, TMS320F2801, TMS320C2802, TMS320C2801, TMS320F280U DSPs

Data Manual (Справочные данные цифровых сигнальных процессоров), Texas Instruments Inc. (SPRS230).

3. TMS320x28xx, 28xxx Enhanced Pulse Width Modulator (ePWM) Module Reference Guide (Руководство по применению модуля усовершенствованного широтно-импульсного модулятора), Texas Instruments Inc. (SPRU791).
4. TMS320x28xx, 28xxx High- Resolution Pulse Width Modulator (HRPWM) Reference Guide (Руководство по применению широтно-импульсного модулятора высокого разрешения), Texas Instruments Inc. (SPRU924).
5. C280x, C2801x C/C++ Header Files and Peripheral Examples (Примеры файлов заголовков и периферийных устройств), Texas Instruments Inc. (SPRC191). (Версия на момент публикации: v1.60).