如今的嵌入式應用非常復雜，需要通過單個單片機處理多個功能。這些應用需要增強安全性、支持實時響應的最佳執(zhí)行時間以及無縫同步各個功能。從具有集成功率因數(shù)校正的電機控制到光強度處理，復雜應用需要在各個模塊之間輕松切換。處理器驅(qū)動的定時和排序解決方案受固有延時的影響，這種延時無法始終準確預測。這種方法還占用了寶貴的CPU帶寬，導致其功能未得到充分利用，而通過卸載這些功能可優(yōu)化應用程序性能。Microchip的16位dsPIC33數(shù)字信號控制器（DSC）中的外設(shè)觸發(fā)信號發(fā)生器（PTG）是獨立于內(nèi)核的外設(shè)（CIP），可以協(xié)調(diào)復雜應用中功能的精確定時和排序，同時減輕CPU的負擔。我們詳細介紹了幾個示例，以展示PTG如何幫助簡化時序關(guān)鍵應用（例如，采用功率因數(shù)校正的電機控制、光強度控制或生成還可用作獨立于內(nèi)核的時鐘源的恒定頻率信號）的外設(shè)排序。由于PTG與內(nèi)核無關(guān)，因此可以在CPU休眠時完成此項工作以實現(xiàn)節(jié)能或?qū)Ｗ⒂谄渌P(guān)鍵任務。
顧名思義，PTG是一個用戶可編程序列發(fā)生器，可生成具有復雜輸入信號序列的觸發(fā)信號，以協(xié)調(diào)其他片上外設(shè)的操作。使用PTG的應用會通過其他外設(shè)（例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、輸出比較（OC）、脈寬調(diào)制器（PWM）、定時器和中斷控制器）共同執(zhí)行此操作，以實現(xiàn)復雜的觸發(fā)和響應序列。PTG不僅降低了應用程序?qū)?nèi)核的依賴性，還能單獨處理模塊交互，從而有助于降低軟件復雜性及保持模塊化。
PTG外設(shè)支持向PTG隊列寄存器傳送8位命令（稱為step命令）。每個8位step命令由一個4位命令代碼和一個4位選項字段組成。這些命令定義了一系列事件，用于輸出觸發(fā)信號到外設(shè)。step命令還可用于生成對內(nèi)核的中斷請求。
功率因數(shù)和電機控制
在集成功率因數(shù)校正（PFC）和電機控制應用中，單個DSC使用磁場定向控制（FOC）方案以及PFC轉(zhuǎn)換器控制永磁同步電機。該應用需要三個PWM通道來控制電機功能，另外還需要一個PWM來控制PFC操作。輸出比較（OC）外設(shè)可用于增加應用可用的PWM通道數(shù)量，甚至會超出器件上可用的高速PWM通道數(shù)量。
可同時使用PWM外設(shè)與OC外設(shè)來產(chǎn)生電機控制和PFC操作所需的信號。但是，在PFC等應用中，執(zhí)行時序非常重要，因此必須在最佳執(zhí)行時間內(nèi)完成各種任務。其中包括同步電機控制和PFC PWM、觸發(fā)ADC進行轉(zhuǎn)換以及切換用于電機控制的ADC通道和PFC反饋信號。
使用PTG外設(shè)可以有效地實現(xiàn)這些要求，PTG外設(shè)可以同步高速PWM和OC外設(shè)，并通過監(jiān)視高速PWM外設(shè)邊沿來產(chǎn)生ADC外設(shè)觸發(fā)信號。它還可監(jiān)視“ADC轉(zhuǎn)換完成”中斷并產(chǎn)生適當?shù)闹袛啵瑘?zhí)行FOC和數(shù)字PFC控制代碼。它減少了CPU干預，使外設(shè)處理獨立于內(nèi)核進行。這可降低應用的總體功耗，同時釋放CPU以執(zhí)行更多關(guān)鍵功能。選擇電機控制和PFC PWM的開關(guān)頻率時應確保其為整數(shù)倍。
dsPIC® DSC中的ADC能夠進行四通道同步采樣。FOC和PFC算法都有自己的模擬通道需要同時采樣，因為這些信號的相位關(guān)系是實現(xiàn)有效控制的關(guān)鍵。
選擇電機控制和PFC的反饋信號時應確保可通過改變ADC通道選擇對電機控制和PFC信號進行采樣。在基于PWM邊沿觸發(fā)ADC之前，可將電機控制和PFC信號連接到采樣保持（S＆H）電路。通道應配置為：在四通道采樣和轉(zhuǎn)換序列結(jié)束時，可從FOC或PFC各自對應的ADC緩沖寄存器中獲得其轉(zhuǎn)換結(jié)果。
在設(shè)置通道選擇位以將PFC反饋信號連接到ADC的采樣保持電路后，對于每個PFC PWM周期，都必須生成觸發(fā)信號。同樣，對于每個電機控制PWM周期，必須在設(shè)置通道選擇位以將電機控制反饋信號連接到ADC的S＆H電路之后生成ADC觸發(fā)信號。因此，將PTG外設(shè)配置為通過監(jiān)視電機控制和PFC PWM脈沖的邊沿來生成ADC觸發(fā)信號。此外，還會生成兩個PTG中斷來執(zhí)行FOC和PFC的代碼，如圖1所示。
圖1：使用PTG中斷執(zhí)行代碼
如本例所示，PTG通過有效地對ADC和PWM的使用進行排序來簡化實現(xiàn)，從而在一個dsPIC33器件中實現(xiàn)電機控制和PFC。
照明控制
