[发明专利]应用于嵌入式控制系统的多模式SPWM信号发生器及其信号发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于嵌入式控制系统的多模式SPWM信号发生器及其信号发生方法，属于SPWM信号发生技术领域。

背景技术

SPWM信号在运动控制领域应用非常广泛，特别是在电机拖动领域中，SPWM信号发生器是必须具备的条件之一。当前实现SPWM信号的主要技术是采用DDS模块产生SPWM信号，或者使用微控制器模拟SPWM信号的输出。前者需要专门的模块电路，其成本高，可靠性一般，不利用于嵌入式系统的MCU开发；而对于后者，由于一般的微控制器或DSP没有专门的SPWM生成模块，因此SPWM生成的功能一般需要采用软件实现，这将浪费大量资源，且耗时耗电，实时性差，可靠性低。至于采用模拟器件调制产生SPWM信号的方案就更是在系统复杂度和电磁兼容性方面显出了劣势。因而基于FPGA的SPWM内嵌模块表现出了巨大的优势，而Altera的Mega库中并不提供这一模块，就为系统开发带来了难度。

发明内容

本发明目的是为了解决现有SPWM信号发生器采用软件实现，实时性差、可靠性低的问题，提供了一种应用于嵌入式控制系统的多模式SPWM信号发生器及其信号发生方法。

本发明所述一种应用于嵌入式控制系统的多模式SPWM信号发生器，它包括：

用于为内置ROM、定时器、移相器、调制器和SPWM信号输出模块提供基准工作时钟的全局时钟；

用于预存正弦量的数字值，同时根据基准工作时钟对正弦量发生器输出正弦量的数字值的内置ROM；

用于从内置ROM中取出所述正弦量的数字值并送给移相器的正弦量发生器；

用于根据初始化时预设的相数，确定输出相应路数的正弦量信号，再根据正弦量的数字值对相应路数的正弦量信号进行移相处理获得处理后的正弦量信号，同时根据基准工作时钟将处理后的正弦量信号送给调制器的移相器；

用于根据预设时间值产生触发信号，并根据基准工作时钟对三角波发生器进行触发控制的定时器；

用于根据定时器的触发信号产生三角量，并将三角量送给调制器的三角量发生器；

用于根据所述三角量对所述处理后的正弦量信号进行调制，调制成单路高低电平变化的SPWM信号，并根据基准工作时钟输出SPWM信号的调制器；

用于根据基准工作时钟接收SPWM信号的SPWM信号输出模块。

一种应用于嵌入式控制系统的多模式SPWM信号发生方法，它包括：

用于提供基准工作时钟的步骤；

用于预存正弦量的数字值，同时根据基准工作时钟输出正弦量的数字值的步骤；

用于取出所述正弦量的数字值并传送的步骤；

用于根据初始化时预设的相数，确定输出相应路数的正弦量信号，再根据正弦量的数字值对相应路数的正弦量信号进行移相处理获得处理后的正弦量信号，同时根据基准工作时钟传送处理后的正弦量信号的步骤；

用于根据预设时间值产生触发信号，并根据基准工作时钟产生触发信号的步骤；

用于根据触发信号产生三角量，并传送三角量的步骤；

用于根据所述三角量对所述处理后的正弦量信号进行调制，调制成单路高低电平变化的SPWM信号，并根据基准工作时钟输出SPWM信号的步骤；

用于根据基准工作时钟接收SPWM信号的步骤。

本发明的优点：本发明的信号发生器或信号发生方法使用可编程逻辑器件在一片FPGA中集成，可集成任意个PWM模块，并且其模式可根据需要设置，成本低，具有较强的设计优势，它使用于多电机，尤其在多微特电机的控制中，用于实现速度或输出力矩的控制。

本发明为基于verilog HDL语言实现的模块，能够内嵌在FPGA或CPLD等可编程逻辑器件中使用中，可以自主设定基波频率和调制频率，并提供多路输出，支持多相控制，以为多相电机控制提供支持，既可以单独作为一个功能模块使用，也可以作为一个嵌入式系统的子模块使用，能够同其他嵌入式模块有机整合，针对不同的应用环境，实现特定的功能，它提供了高性能的外设接口控制。

本发明嵌入在FPGA或CPLD中，形成模块化设计，几乎不占用处理器资源，并且速度快、运行可靠，实时性好；它可根据实际需要灵活定制，对于不同的控制设备进行不同的功能和资源配置；可与其他控制模块高度整合，减少资源占用，提高系统效率；可有效降低成本，缩短开发周期，更新升级更加便捷。

附图说明

图1是本发明所述多模式SPWM信号发生器的原理框图；