使用微控制器集成模拟比较器以提供电源保护并降低电路板空间

F2802x 微控制器系列内部模拟比较器的结构和设置，现在，我们将关注如何在 TI C2000 LaunchPad 评估套件的开发环境中使用这些比较器。C2000 LaunchPad 是一款低成本的评估套件，它配备了 F28027 Piccolo 微控制器。C2000 LaunchPad 配备了引脚接头，这些引脚接头使设计师能够测试 C2000 微控制器的各种模拟和数字输入及输出。 该套件还包含了一个独立的 USB 到 JTAG 接口，从而在为开发 PC 提供保护的同时却无需使用昂贵的外部仿真器硬件。 对于本例中的软件设置，我们将演示由 Visual Solutions, Inc. 提供的基于模型的VisSim 嵌入式图形化软件工具。可从该公司网站 www.vissim.com 上直接下载 VisSim的两个月免费试用版。

测试案例 – 外部参考的比较器事件触发 PWM 事件

在这个使用 C2000 LaunchPad 的测试案例中（图 2），我们有一张非常简单的 VisSim图，它生成 25Khz 的 PWM 信号，用以驱动 GPIO0 和 GPIO1；它还有外部参考的比较器信号，该信号可触发一对相应的高 PWM 和低 PWM 事件以及 GPIO 跳闸。 下面的示例是 VisSim 图的屏幕截图，图中用蓝色和绿色表示比较器输出级别，用黄色表示应用于输入 A 比较器引脚的电压。 在 VisSim 图中，已对输入电压进行归一化，以将VDDA 表示为 1。 在 C2000 LaunchPad 上，VDDA 设置为 3.3。 如图所示，我们使输入信号在 0 和 3.3 V 间循环。

在 VisSim 图中，比较器-1 DAC 被设置为 0.1 满标 (0.33V)，比较器-2 DAC 被设置为 0.9 满标 (2.97V)。 在与输入电压所在的同一子图中，DAC 值以红色图形表示，其目的是当比较器发生跳闸时，DAC 值能够显而易见。 此外，我们对比较器-1 进行了配置，当输入电压低于 0.33V 的 DAC 值时，它将完全打开 PWM。 我们也对比较器-2进行了配置，当输入电压超过 2.97V 时，它将完全关闭 PWM，此外，它还可使 GPIO-3 跳闸（发生比较器事件时，硬件也允许 PWM 进入 HiZ 模式）。 运行 VisSim 图时，如果所提供的电压在比较器的正常范围内，或如果没有电压应用于 ADCIN2 或 ADCIN4，则 C2000 LaunchPad 上的 LED 将显示为中等亮度。 因此，当输入电压低于 0.33V时，LED 将 熄灭，当输入电压高于 2.97V 时，LED 的亮度将达到最大。 由于我们还需要对比较器输入和输出的使用情况进行演示，因此 COMP2DAC 的输出也连接到了GPIO3。 当触发 F28027 Piccolo 微控制器外部的事件时，例如关闭外部功率级时，它可以指示使用情况。当我们将 ADCINA4 连接至 3.3V 时，最右边的两个 LED 的亮度将达到最大，同时，位于最左边的 GPIO3 上的 LED 将熄灭。 这表示比较器在高位触发GPIO3。 我们还可在引脚 J1-5 上使用示波器，当我们将 3.3V 连接至引脚 J1-6 或将其从该引脚上断开时，我们会看见逻辑电平发生改变。

如果无法获得可变电压源，您可以在 GND 引脚和 ADCIN2 之间连接一根跳线（从J5-2 到 J1-8 的跳线），在此情况下，PWM 将会因输入电压过低而跳闸且 LED 将熄灭。 如果我们断开该跳线，LED 的亮度将恢复为中等亮度。 然后，我们可以将 3.3V连接至 ADCIN2（从 J1-1 到 J1-6 的跳线），此时，因为达到了比较器的高阈值，PWM会跳闸，LED 的亮度会达到最大且 GPIO-3 上的 LED 将熄灭。 重新拆下该跳线将使LED 恢复为中等亮度，而 C2000 LaunchPad 最左边 GPIO-3 上的 LED 将亮起。

图 2. 影响 VisSim 微控制器的 PWM 输出的两个比较器触发事件的 VisSim 图。

下面的图（图 3）是在 C2000 LaunchPad 硬件上实际运行的 VisSim 图。在针对阈值水平对比较器 DAC 进行初始化时，对于比较器-1，我们使用定点常数 0.1，对于比较器-2，我们使用定点常数 0.9。 (0.1@Fx6,16 对应于0.33V，0.9@Fx6,16 对应于 2.97V。） C2000 LaunchPad 将支持 GND 和 3.3V之间的 ADC 输入。

请注意，在本示例中，我们可以设置包含 PWM 单元、ADC 输入、比较器和相应的 GPIO 输出事件在内的整个结构，而不用编写任何代码。

图 3. 在 C2000 LaunchPad 硬件上运行的 VisSim 图

可以在 VisSim 中获取这个在 C2000 LaunchPad 上测试比较器功能的示例，方法是转到 Embedded->Examples->Piccolo->Launchpad，然后选择任一 PWMComparatorTRIP2。

结论

在本文中，我们讨论了通过 Piccolo 微控制器单元的模拟比较器功能，在增加系统功能的同时减少外部组件需求的可能性，这种可能性的实现有助于节省成本和电路板空间。 我们还通过成本低廉的 C2000 LaunchPad 平台和完全图形化的 VisSim 编程解决方案详细了解了这些功能的设