[发明专利]一种提高PWM信号分辨率的方法

说明书

本发明旨在提供一种无需更换微控制器以及降低信号频率实现的提高PWM信号分辨率的方法。本发明通过将若干PWM信号周期集合为一个抖动周期，根据PWM信号需要提高的分辨率范围计算获得匹配的调整参数，通过调整参数对抖动周期内的每个PWM信号周期进行设定，并在PWM信号生成时循环抖动周期的调整参数进行PWM信号周期的动态调整，达到提高最终输出的PWM信号分辨率。本发明应用于信号处理的技术领域。

技术领域

本发明应用于信号处理的技术领域,特别涉及一种提高PWM信号分辨率的方法。

背景技术

PWM（Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，是利用微处理器或微控制器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、通信、工控等方面。在嵌入式控制领域，PWM 信号的应用十分广泛，比如使用PWM 信号控制开关电源的开关频率、控制温度、控制比例阀的开度、控制电机的转速、控制舵机的转向等。目前在嵌入式控制领域通常使用微控制器的定时器外设来生成PWM信号，使用该方式PWM信号的分辨率会受到定时器外设时钟频率和输出PWM信号的频率的限制。对于常见的微控制器来说定时器外设时钟频率（Timer Clock）、PWM信号频率（PWM Frequency）以及PWM信号分辨率（PWMResolution）有如下关系：

Timer Clock = PWM Frequency × 2^PWM Resolution

其中，通过提高微控制器定时器外设时钟频率的方式，可以在不降低PWM信号频率的情况下提高PWM信号的分辨率，但此方式受限于微控制器的最高主频，如果当前定时器外设的时钟频率已经达到最高，就无法通过提高时钟频率来提高分辨率。只能是更换主频更高的微控制器来实现，但如此一来就会增加额外的硬件成本。

由于PWM信号频率和PWM分辨率之间存在紧密的关系，所以在保持恒定的定时器外设时钟频率的情况下，增加PWM信号的分辨率也就意味着降低PWM信号的频率。

因此，常规的解决方案下只能通过增加物料成本或者损失微控制器的部分性能来提高PWM信号的分辨率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种无需更换微控制器以及降低信号频率实现的提高PWM信号分辨率的方法。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括微控制器以及存储器，所述微控制器的定时器执行PWM信号生成，还包括以下工作步骤：

步骤S1.设定一个抖动周期包括的PWM信号周期的数量；

步骤S2.根据需要提升的分辨率利用数字抖动算法计算一个抖动周期中每个PWM信号周期对应的CCR寄存器数值，并将抖动周期内CCR寄存器数值的组合保存为一个数组，将该数组存储于所述存储器中；

步骤S3.所述定时器执行PWM信号生成时，所述定时器根据设定的抖动周期进行每个PWM信号周期占空比的调整；

步骤S4.根据抖动周期的数组参数循环执行步骤S3中PWM信号输出调整。

由上述方案可见，通过根据PWM信号分辨率需要提升的幅度进行计算，得出需要进行占空比调整的PWM信号周期，进而将该参数整合为数组，并存储于所述存储器中供所述微处理器读取，实现在执行一个抖动周期使根据时序和对应的参数调整每个PWM信号周期的占空比，进而实现抖动周期内中每个周期PWM信号分辨率的动态调整，使PWM信号的分辨率在一定的范围内快速变化，最终输出的PWM信号的分辨率就是规律周期内PWM信号分辨率的平均值，达到通过PWM信号高速抖动的方式来提高PWM信号分辨率的效果。在本发明中无需提高定时器的时钟频率或降低PWM信号频率，进而在降低额外的硬件成本且无需损失微控制器部分性能的情况下，扩展PWM信号的分辨率。

一个优选方案是，步骤S3包括如下具体步骤：

步骤S3.1.一个PWM信号周期内所述定时器根据CCR寄存器内数值完成相应的PWM信号生成，结束时执行更新中断；