常用电机微控制器之比较

系统，均要求产生3对完善的PWM信号以驱动逆变器上下桥臂功率开关元件，并要求每对PWM信号有适当的导通延时，以防止下桥臂功率开关同时导通而毁坏系统。这也正是电机微控制器区别于其它种类微控制器的重要特征。

2.1 8XC196MC的PWM信号的形成

片内波形发生器（WG）是8XC196MC的特色设计之一。这一片内外设简化了产生PWM波形的控制软件和外部硬件，通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的3对PWM波形，并由P6口直接输出6路PWM信号给逆变器，且三相互补不重叠。在使用 16MHz的晶振时，输出信号频率可达8MHz。在采用边沿触发方式时，分辨能力为125ns；中心触发时，分辨能力为250ns。WG具有多种可编程频率、占空比和消隐时间，每路波形输出的驱动能力很强，输出极性可编程，并能够制为高或低电平。为防止同一桥臀上的2个功率开关器件发生直通现象，还可编程来设置互锁时间。在使用16MHz的晶振时，互锁最短时间为0.125μs，最长为125μs。此外，还具有保护功能，当发生意外事件时，响应外部事件而立即停止输出。

2.2 TMS320C240的PWM信号的形成

TMS320C240的事件管理器（EV）可产生PWM信号，直接控制电机功率驱动器，如图4所示。

由图4可见，3个全比较单元中任一个均可与EV模块中的GP定时器死区单元和输出逻辑一起用于产生一对有可编程死区和输出极性的PWM信号。对应于EV模块中的3个全比较单元共有6个这样的PWM输出。

图5 给出了当GP定时器工作在单个或连续加/减计数模式时产生的对称PWM波形。当GP定时器工作在这两种模式中的任一种时，波形发生器的输出状态变化如下：计数器从0开始计数，到第1个比较匹配发生时刻前输出状态保持不变，第1个比较匹配时输出状态切换。随后保持不变到第2个比较匹配发生时刻，在第2个比较匹配时输出状态切换，周期结束前输出状态保持不变。如果没有第2个比较匹配发生而且下一个周期的新比较值不为0，则在周期结束时输出复位为0；若比较值为 0，则在周期开始输出为1，并在第2个比较匹配发生之前输出状态保持不变。如果周期的其余时间内比较值不为0，在从0到1的第1个转换时刻之后，输出一直保持为1到周期结束。当发生以上这种情况时，如果下一个周期的比较值仍旧为0，输出仍旧为1，实现了PWM脉冲的占空比连续无突变地在0～100%之间变化。

2.3 ADMC331的PWM信号的形成

与传统的单片机查表方法不同，ADMC331的PWM信号的产生是由其内部的灵活可编程的三相PWM 控制器来完成的。通过对PWM单元进行合适的编程并利用 PWM单元中的专用函数，可使其产生满足不的电机调速用逆变器开关触发模式的数字PWM波形。图6为ADMC331三相PWM控制器的功能框图。

输出PWM信号的开关频率、死区时间和最小脉冲宽度均可分别设置，并且允许用高频斩波信号对PWM输出波形进行调制，以便利用变压器进行隔离和驱动。16位精度的三相PWM发生器能产生高达38.5ns的边缘分辨率。

ADMC331 的PWM单元建立在一个独立的三相定时单元基础上，由3个确定的周期寄存器控制，分别控制3对PWM输出。根据应用的具体要求及所需PWM方案来编制 DSP程序6。路PWM信号的极性可根据实际应用中门极驱动电路的结构和逻辑由PWMPOL引脚进行设置，每路PWM信号的输出均可通过独立的使能寄存器 PWMSEG来决定。PWM控制信号计算见本刊网站补充版。

3 性能比较

目前，越来越多的集成电路芯片制造商纷纷致力于电机微控制器的研制与生产，因而扩大了对对类芯片的选择空间。在此仅将上文所列举的三种具有代表性的芯片性能加以比较，如表1所列。

8XC196MC 单片机片内外设丰富。通过对WG的特殊功能寄存器（WG_RELOAD、WG_COM_Px、WG_CON、WG_OUTPUT和WG_PROTECT）进行编程，并利用WG中断就可产生各种PWM信号，驱动各种电机和其它由电力电子器件构成的设备，它把必需的外接芯片和元件降低最低限度。因此，价格与 DSP器件相比便宜得多。在一些控制要求不太高的场合，它是理想的选择。

与典型单片机相比，DSP器件集成度高，CPU速度快，存储容量大。DSP采用改进的哈佛结构，独立的程序空间和数据空间使之允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据处理能力。单片机采用冯·诺依曼结构，程序和数据在同一空间，同一时刻只能单独访问指令或数据。ALU只能作加法，乘法需要用软件来实现。对一些复杂的运算如sin、cos等，需采用查表方式，因而需要较多的时间和空间。结构差异使DSP 器件比16位的单片机单指令执行时间快8～10倍，完成1次乘加运算快16～30倍。TMS320C240和ADMC331都具有D