[發明專利]一種利用FPGA產生高精度PWM信號的方法

在審

• 申請號: 201310292135.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104281051A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 張美生;張雷;陳蓮
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所
• 主分類號: G05B11/28
• 分類號: G05B11/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體涉及一種利用FPGA產生高精度PWM信號的方法。

背景技術

為提高系統效率、減小系統體積，控制系統中常采用PWM(脈沖寬度調制)信號通過H橋功放驅動電機轉動。用于成像導引系統的隨動穩像平臺作為一種高精度、小體積的控制系統，目前主要采用專用的DSP(數字信號處理)芯片產生PWM信號。而常用帶PWM外設的DSP時鐘一般不超過150MHz，DSP芯片的內部時鐘頻率決定了PWM信號的頻率、精度，因此DSP芯片的選用限制了其所能產生的PWM信號的頻率和精度，反過來，對于PWM頻率和精度的要求也限制了DSP芯片的選型。

因此，如何設計一種不受DSP芯片選用限制的產生高精度PWM信號的方法成為了亟待解決的技術問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何設計一種不受DSP芯片選用限制的產生高精度PWM信號的方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種利用FPGA產生高精度PWM信號的方法，包括以下步驟：

S1、利用現場可編程門陣列FPGA產生高頻時鐘信號，并發送給計數器；

S2、所述計數器接收到所述高頻時鐘信號后對時鐘計數，計到2ⁿ后清零，然后重新計數，如此循環直到達到預設的循環次數，從而產生鋸齒波，其中，n為所要產生的脈沖寬度調制PWM信號的精度位數；

S3、通過比較器將外部輸入的n位數據與所述鋸齒波比較，從而產生PWM信號。

優選地，所述高頻時鐘信號由FPGA的時鐘信號發生器模塊產生。

優選地，所產生的PWM信號的頻率＝所述高頻時鐘信號的頻率/2ⁿ。

優選地，所述高頻時鐘信號為300MHz的時鐘信號。

優選地，n＝14。

(三)有益效果

本發明采用FPGA產生高頻時鐘信號，實現了高精度PWM信號的生成，不僅解決了現有方案中DSP芯片選型與PWM信號的頻率、精度之間的矛盾，而且電路實現簡單，適用于例如成像導引系統的隨動穩像平臺這類高精度、小體積的控制系統。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2為本發明的方法的硬件實現框圖；

圖3為利用本發明的方法產生PWM信號的波形圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

如圖1所示，本發明提供了一種利用FPGA產生高精度PWM信號的方法，包括以下步驟：

S1、利用現場可編程門陣列FPGA的內部IP核DCM模塊(時鐘信號發生器模塊)產生高頻時鐘信號，并發送給計數器；

S2、所述計數器接收到所述高頻時鐘信號后對時鐘計數，計到2ⁿ后清零，然后重新計數，如此循環直到達到預設的循環次數(例如3次)，從而產生鋸齒波(如圖3中的波形1所示)，其中，n為所要產生的脈沖寬度調制PWM信號的精度位數；

S3、通過比較器將外部輸入的n位數據(如圖3中的波形2所示)與所述鋸齒波比較，從而產生PWM信號(如圖3中的波形3所示)。

其中，所產生的PWM信號的頻率＝所述高頻時鐘信號的頻率/2ⁿ。當所述高頻時鐘信號為300MHz的時鐘信號，PWM信號的精度位數n＝14時(如圖2所示)，所產生的PWM信號的頻率為18.31KHz。

由以上實施例可以看出，本發明采用FPGA產生高頻時鐘信號，實現了高精度PWM信號的生成(可通過硬件描述語言實現)，不僅解決了現有方案中DSP芯片選型與PWM信號的頻率、精度之間的矛盾，而且電路實現簡單，適用于例如成像導引系統的隨動穩像平臺這類高精度、小體積的控制系統。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。