基于DSP的PWM波

基于DSP的PWM波形发生器设计学生姓名：学生学号：专业：二〇一五年十月Ⅰ摘要PWM波形发生器在20世纪70年代有了飞速的发展,20世纪80年代,PWM波形发生器已应用到各个工程技术领域，例如在工业控制中可以用它来控制各种电机、电力电子设备、逆变器等,它不管在军用还是在民用系统中都发挥了积极的作用。本文首先对PWM波形发生器的基本原理和目前国内外的发展状况做了简单介绍，然后介绍了基于DSP的应用系统的开发流程，并对DSP的相关知识做了全面介绍，最后针对目前波形发生器的发展状况和实际生活中的应用，提出了基于DSP的PWM波形发生器的设计方法。论文完成了基本的硬件电路设计和软件算法设计。硬件设计方面，基于DSP芯片的相关特点，采用了DSP的LF2407芯片来完成本课题的硬件电路设计。软件算法方面，根据要求采用了汇编语言进行程序设计，并给出了相关的源程序以及调试过程，最后对本设计的可行性和性能误差进行了分析。关键词波形发生器，LF2407芯片，PWM，DSPⅠ目录摘要.............................................................................................................................................Ⅰ1绪论.............................................................................................................................................11.1引言..................................................................................................................................11.2课题背景..........................................................................................................................11.2.1课题的研究目的和意义........................................................................................31.2.2本文的主要研究内容...........................................................................................32DSP开发流程............................................................................................................................42.1DSP简介...........................................................................................................................42.2DSP开发方案的设计与选择...........................................................................................52.3DSP系统设计开发流程...................................................................................................72.4DSP处理器软、硬件开发工具简介................................................................................93PWM波形发生器的设计方法..............................................................................................133.1常见的设计方法简介.....................................................................................................133.2本文所采用的设计方法.................................................................................................154PWM波形发生器的硬件设计..............................................................................................174.1PWM波形发生器硬件结构.............................................................................................174.1.1PWM波形产生原理..............................................................................................174.1.2TMS320LF2407的介绍........................................................................................174.1.3系统硬件组成.....................................................................................................184.2PWM波形产生器的DSP电路设计..................................................................................205PWM波形发生器的软件设计..............................................................................................225.1主程序流程图.................................................................................................................225.2PWM波形产生器的DSP程序设计..................................................................................22参考文献......................................................................................................................................3331绪论1.1引言DSP（即数字信号处理器）自20世纪90年代后半期开始,逐渐成为人们关注的焦点。DSP是将模拟信号变换为数字信号,并进行高速处理的专用处理器,从算法上说,它具有乘法和加法两种特殊运算功能。它主要针对代表连续信号的数字进行数学运算,以得到相应的处理结果。这种数学运算是以快速傅里叶变换(FFT)为基础,对数字信号进行实时处理。目前常见的DSP芯片有TI的TMS320系列,ADI公司的ADSP2100系列,Lucent的16000系列,Motorola公司的DSP56602和56603系列等。用DSP芯片实现数字信号处理具有很强的通用性和灵活性,因为DSP芯片体积小,运算速度极快,精度高,接口方便,特别适合处理复杂的数字信号处理算法。DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品,并成为电子产品更新换代的决定因素,它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。本文所阐述的是PWM波形发生器所产生的PWM波形在工业控制中的应用。1.2课题背景随着电子产业的飞速发展，DSP（数字信号处理器）将越来越广泛的运用在我们的日常生活中，尤其是在通信领域，DSP更是一种不可缺少的工具。而DSP在工业中也得到了广泛的应用，其中基于DSP的PWM波形发生器在工业控制中尤为常见，可以用它来控制各种电机、电力电子设备、逆变器等。1.2.1课题的研究目的和意义各种波形发生器已广泛应用于我们的日常生活中，无论是民用还是军用，它的出现都各给人们带来了方便。其中PWM波形发生器的应用更为广泛，据日本电气协会1992年发表的一项关于PWM波形发生器的调查报告表明，到2001年,PWM波形发生器的需求平均年增长率为12.7%，其中通信领域的需求增长率超过15%，全球PWM波形发生器市场规模从92年的82亿增加到99年的166亿美元，平均年增长率为10%，到03年全球开关电源规模超过288亿美元。因此，普及PWM1波形发生器的应用，己经成为电力电子技术中的一个重大课题。同时，为了保证通信领域和工业控制领域的安全经济运行，目前许多工业国家和组织都开始了对PWM波形发生器的深入研究，我国从20世纪以来就开始了对PWM波形发生器的研究，目前，我国在这方面的发展已经取到了许多重大突破。总之，对PWM波形发生器的工程应用研究还有待继续深入。1.2.2本文的主要研究内容本文在进行大量有关PWM波形发生器的文献研究和资料分析的基础上，主要完成以下工作：（1）首先阅读了大量关于PWM波形发生器的文章，对该系统及其控制系统有了一定的了解。通过对各种PWM波形发生器的工作原理进行比较详细的分析，建立了PWM波形发生器的数学模型，为后面的分析提供了理论基础。（2）并对DSP的相关概念和DSP芯片的发展与应用做了简单的介绍。（3）采用DSP的LF2407芯片的通用定时器，设计了系统的硬件电路。（4）基于软件实现方案，利用汇编和C语言的混合编程，编写了其实现程序，完成了对PWM波形发生器的数字控制。2DSP开发流程2.1DSP简介①DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算4的微处理器件，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有以下主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7）可以并行执行多个操作；（8）支持流水