Синусогенерація за допомогою ШІМ

Ми не можемо генерувати синусоїду належним чином за допомогою мікроконтролера MC68HC908GP32 . Опис ШІМ починається на сторінці 349. Тактова частота становить 2,4 МГц, тоді як ми використовували ШІМ 7 кГц за допомогою докалера та встановивши модуль таймера на 350 таким чином:

T1SC = 0x60;    // Prescaler: Div entre 64
//Counter modulo = 0x015E = 350
T1MODH = 0x01;   // High
T1MODL = 0x5E;   // Low

Вихід ШІМ фільтрується за допомогою наступного фільтра RLC, а потім постійний струм видаляється за допомогою кришки серії 1uF. Частота відсікання значно нижче 7 кГц ШІМ.

По-перше, ми спробували використовувати LUT, зразки яких були створені за допомогою цього сайту (100 зразків, амплітуда = 250). Це включає один період.

 int seno[100]={ 125, 133, 141, 148, 156, 164, 171, 178, 185, 192, 198, 205, 211, 216, 221, 226, 231, 235, 238, 241, 244, 246, 248, 249, 250, 250, 250, 249, 248, 246, 244, 241, 238, 235, 231, 226, 221, 216, 211, 205, 198, 192, 185, 178, 171, 164, 156, 148, 141, 133, 125, 117, 109, 102, 94, 86, 79, 72, 65, 58, 52, 45, 39, 34, 29, 24, 19, 15, 12, 9, 6, 4, 2, 1, 0, 0, 0, 1, 2, 4, 6, 9, 12, 15, 19, 24, 29, 34, 39, 45, 52, 58, 65, 72, 79, 86, 94, 102, 109, 117}; 

Ширина наступного імпульсу обчислюється в кожному циклі ШІМ:

interrupt 4 void rsi_t1ch0 (void)
{
    //-- disable interruption flag
    T1SC0&=(~0x80);
    //-- pwm to '0' 
    PTB&=0xFD;

    //some sensor measures are done here.... 100 out of the 350 cycles are left for this                
}
/************************************************************/
/* TIM1 overflow rutine                                     */
/************************************************************/
interrupt 6 void rsi_ov1 (void)
{

    T1SC&=(~0x80);
    //-- set PWM to 1
    PTB|=0x02;
    T1CH0H = ((seno[fase])>>8);   // high bits
    T1CH0L = (seno[fase])&0xFF;   // low bits
    fase+=1;
    if (fase >= 99)
      fase=0;
}

void main(void)
{
float temp;
    int i;

    CONFIG1|=0x01;  
    DDRB=0xFF;      //-- Port B is set as output
    PTB=0x00;       
    //Timer setup
    T1SC = 0x60;    // Prescaler: Div by 64  
    T1MODH = 0x01;   //Counter modulo
    T1MODL = 0x5E;  
    T1SC0 = 0x50;  //Comparator setup
    //-- Initial width
    T1CH0H = 0x00;
    T1CH0L = 0x53;

    EnableInterrupts;
    T1SC&=~(0x20); //Run timer forever
    for(;;);   
}

Підключаючи його до області, ми отримуємо наступний сигнал. Ми не можемо уникнути цієї дивної вершини, що знаходиться біля мінімуму.

Під час збільшення цього піку ми можемо побачити, як вихід (вгору) ШІМ насправді є неправильним.

Тож, певний час возившись і не в змозі позбутися цього, ми спробували обчислити синусоїду в MCU замість жорсткого кодування значення для кожного зразка. Ми додали наступний код до основної функції, безпосередньо перед усіма налаштуваннями лічильника:

 for(i=0;i<99;i++) {
     temp=100*(sin(2*3.14159*i/100)+1);
     seno[i]=(int)temp;
 }

Але результати навіть не схожі на синусоїду:

Після години боротьби з ним ми не змогли знайти свою помилку. Ми будемо вдячні за пораду.

Внизу сторінки 350 аркуша даних мікроконтролера згадується, що запис малого значення в регістр значень таймера під час переривання переповнення може призвести до того, що наступне переривання буде запущене лише при наступній ітерації Pwm, оскільки таймер продовжує рахувати виконується рутина переривання.

Несинхронізоване записування в регістри каналів TIM для зміни значення ширини імпульсу може спричинити неправильну роботу до двох періодів ШІМ. Наприклад, записування нового значення до того, як лічильник досягне старого значення, але після досягнення лічильника нового значення запобігає будь-якому порівнянню протягом цього періоду ШІМ. Крім того, використання процедури переривання переповнення TIM для запису нового, меншого значення ширини імпульсу може призвести до пропуску порівняння. TIM може передати нове значення ще до його написання.

Це підтверджується тим, що значення pwm залишається високим протягом одного цілого періоду тактової частоти pwm +, що виглядає як довжина таймера (виходячи з довколишніх довжин). Значення, що записується в регістр довжини таймера, ймовірно, близьке до 0 на момент помилки, тому цілком життєздатним є те, що лічильник передав менше значення під час переривання і запускав би лише наступний цикл.

Це можна виправити, збільшивши мінімальний рівень синусоїди до рівня, що перевищує час, необхідний для виконання ISR, або змінивши механізм, за допомогою якого встановлюється новий рівень. Вгорі сторінки 351 детально описано, як це можна зробити.