TI 的 Piccolo 微控制器系列提供了兩至三個模擬比較器，具體視器件系列而定。 在本文中，我們將關(guān)注 F2802x Piccolo 微控制器系列，該系列配備了兩個比較器。 雖然這兩個比較器都集成到了數(shù)字器件中，但它們的工作方式與傳統(tǒng)的 30nS 模擬比較器類似。 這兩個比較器與 F2802/3x/6x 微控制器的內(nèi)部時鐘

　　不同步 – 只要器件自身有電，比較器塊就能正常工作。 這兩個比較器擁有兩個輸入(這與標(biāo)準(zhǔn)的模擬比較器類似，但是它們通過模擬輸入/輸出 (AIO) mux 與器件引腳連接)，而且具有額外的能力，即通過使用器件上的內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 為電壓提供內(nèi)部參考。 該內(nèi)部 DAC 功能在峰值電流模式控制等數(shù)字功率級應(yīng)用中非常重要，因為該DAC 可作為峰值電流模式跳閘點的斜坡發(fā)生器。 比較器塊的輸出也可通過連接至 PWM跳閘區(qū)域而被器件內(nèi)部使用，或通過 GPIO mux 而被外部參考。 本白皮書將重點放在F2802x 器件系列上，但是內(nèi)部比較器功能同樣也可轉(zhuǎn)換用于 F2803x 和 F2806x Piccolo 系列。

　　將比較器用于外部 (用于F2802x Piccolo微控制器)

　　因為 Piccolo F2802x 微控制器內(nèi)部的比較器是作為真正的模擬組件而實施的，因此它們可被用于處理器外部的控制功能。 參閱下面的圖 1，可以在通用輸入/輸出 (GPIO) mux 中進(jìn)行更改以將比較器的輸出連接至外部器件引腳。 我們可以通過 GPIO mux 讓比較器在器件外部輸出有源高信號或低信號，而不是讓比較器觸發(fā)內(nèi)部 PWM 事件(例如用于“峰值電流模式控制”時)。 模擬輸入跳閘點的特性可作為內(nèi)部或外部參考，其最大輸入為3.3 伏。

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　　圖 1. 通過 GPIO mux 中的更改所實現(xiàn)的比較器輸出。

　　我們來看其中的一個應(yīng)用案例：對于在功率級中使用模擬控制器的系統(tǒng)，當(dāng)將F2802x Piccolo 微控制器用作“維護(hù)管理”微控制器時，可減少板級組件的數(shù)量。 這與在數(shù)字控制系統(tǒng)中的使用大致相同，當(dāng)與帶有啟用或禁用引腳的電源器件共同使用時，模擬比較器功能可以用于啟用或禁用功率級。 在許多情況下，也可使用模擬比較器使系統(tǒng)中的繼電器跳閘或是啟動特定的處理器任務(wù)。 現(xiàn)在我們可以將這些功能集成到微控制器自身當(dāng)中，而不用通過外部器件實現(xiàn)這些功能，從而可節(jié)省電路板空間和成本。

　　演示F2802x Piccolo微處理器上的模擬比較器

　　我們已經(jīng)了解了 Piccolo F2802x 微控制器系列內(nèi)部模擬比較器的結(jié)構(gòu)和設(shè)置，現(xiàn)在，我們將關(guān)注如何在 TI C2000 LaunchPad 評估套件的開發(fā)環(huán)境中使用這些比較器。C2000 LaunchPad 是一款低成本的評估套件，它配備了 F28027 Piccolo 微控制器。C2000 LaunchPad 配備了引腳接頭，這些引腳接頭使設(shè)計師能夠測試 C2000 微控制器的各種模擬和數(shù)字輸入及輸出。 該套件還包含了一個獨立的 USB 到 JTAG 接口，從而在為開發(fā) PC 提供保護(hù)的同時卻無需使用昂貴的外部仿真器硬件。 對于本例中的軟件設(shè)置，我們將演示由 Visual Solutions, Inc. 提供的基于模型的VisSim 嵌入式圖形化軟件工具?？蓮脑摴揪W(wǎng)站 www.vissim.com 上直接下載 VisSim的兩個月免費試用版。

　　測試案例 – 外部參考的比較器事件觸發(fā) PWM 事件

　　在這個使用 C2000 LaunchPad 的測試案例中(圖 2)，我們有一張非常簡單的 VisSim圖，它生成 25Khz 的 PWM 信號，用以驅(qū)動 GPIO0 和 GPIO1;它還有外部參考的比較器信號，該信號可觸發(fā)一對相應(yīng)的高 PWM 和低 PWM 事件以及 GPIO 跳閘。 下面的示例是 VisSim 圖的屏幕截圖，圖中用藍(lán)色和綠色表示比較器輸出級別，用黃色表示應(yīng)用于輸入 A 比較器引腳的電壓。 在 VisSim 圖中，已對輸入電壓進(jìn)行歸一化，以將VDDA 表示為 1。 在 C2000 LaunchPad 上，VDDA 設(shè)置為 3.3。 如圖所示，我們使輸入信號在 0 和 3.3 V 間循環(huán)。

　　在 VisSim 圖中，比較器-1 DAC 被設(shè)置為 0.1 滿標(biāo) (0.33V)，比較器-2 DAC 被設(shè)置為 0.9 滿標(biāo) (2.97V)。 在與輸入電壓所在的同一子圖中，DAC 值以紅色圖形表示，其目的是當(dāng)比較器發(fā)生跳閘時，DAC 值能夠顯而易見。 此外，我們對比較器-1 進(jìn)行了配置，當(dāng)輸入電壓低于 0.33V 的 DAC 值時，它將完全打開 PWM。 我們也對比較器-2進(jìn)行了配置，當(dāng)輸入電壓超過 2.97V 時，它將完全關(guān)閉 PWM，此外，它還可使 GPIO-3 跳閘(發(fā)生比較器事件時，硬件也允許 PWM 進(jìn)入 HiZ 模式)。 運行 VisSim 圖時，如果所提供的電壓在比較器的正常范圍內(nèi)，或如果沒有電壓應(yīng)用于 ADCIN2 或 ADCIN4，則 C2000 LaunchPad 上的 LED 將顯示為中等亮度。 因此，當(dāng)輸入電壓低于 0.33V時，LED 將 熄滅，當(dāng)輸入電壓高于 2.97V 時，LED 的亮度將達(dá)到最大。 由于我們還需要對比較器輸入和輸出的使用情況進(jìn)行演示，因此 COMP2DAC 的輸出也連接到了GPIO3。 當(dāng)觸發(fā) F28027 Piccolo 微控制器外部的事件時，例如關(guān)閉外部功率級時，它可以指示使用情況。當(dāng)我們將 ADCINA4 連接至 3.3V 時，最右邊的兩個 LED 的亮度將達(dá)到最大，同時，位于最左邊的 GPIO3 上的 LED 將熄滅。 這表示比較器在高位觸發(fā)GPIO3。 我們還可在引腳 J1-5 上使用示波器，當(dāng)我們將 3.3V 連接至引腳 J1-6 或?qū)⑵鋸脑撘_上斷開時，我們會看見邏輯電平發(fā)生改變。

　　如果無法獲得可變電壓源，您可以在 GND 引腳和 ADCIN2 之間連接一根跳線(從J5-2 到 J1-8 的跳線)，在此情況下，PWM 將會因輸入電壓過低而跳閘且 LED 將熄滅。 如果我們斷開該跳線，LED 的亮度將恢復(fù)為中等亮度。 然后，我們可以將 3.3V連接至 ADCIN2(從 J1-1 到 J1-6 的跳線)，此時，因為達(dá)到了比較器的高閾值，PWM會跳閘，LED 的亮度會達(dá)到最大且 GPIO-3 上的 LED 將熄滅。 重新拆下該跳線將使LED 恢復(fù)為中等亮度，而 C2000 LaunchPad 最左邊 GPIO-3 上的 LED 將亮起。

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　　圖 2. 影響 VisSim 微控制器的 PWM 輸出的兩個比較器觸發(fā)事件的 VisSim 圖。

　　下面的圖(圖 3)是在 C2000 LaunchPad 硬件上實際運行的 VisSim 圖。在針對閾值水平對比較器 DAC 進(jìn)行初始化時，對于比較器-1，我們使用定點常數(shù) 0.1，對于比較器-2，我們使用定點常數(shù) 0.9。 (0.1@Fx6,16 對應(yīng)于0.33V，0.9@Fx6,16 對應(yīng)于 2.97V。) C2000 LaunchPad 將支持 GND 和 3.3V之間的 ADC 輸入。

　　請注意，在本示例中，我們可以設(shè)置包含 PWM 單元、ADC 輸入、比較器和相應(yīng)的 GPIO 輸出事件在內(nèi)的整個結(jié)構(gòu)，而不用編寫任何代碼。

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　　圖 3. 在 C2000 LaunchPad 硬件上運行的 VisSim 圖

　　可以在 VisSim 中獲取這個在 C2000 LaunchPad 上測試比較器功能的示例，方法是轉(zhuǎn)到 Embedded->Examples->Piccolo->Launchpad，然后選擇任一 PWMComparatorTRIP2。

　　結(jié)論

　　在本文中，我們討論了通過 Piccolo 微控制器單元的模擬比較器功能，在增加系統(tǒng)功能的同時減少外部組件需求的可能性，這種可能性的實現(xiàn)有助于節(jié)省成本和電路板空間。 我們還通過成本低廉的 C2000 LaunchPad 平臺和完全圖形化的 VisSim 編程解決方案詳細(xì)了解了這些功能的設(shè)置并進(jìn)行了相關(guān)演示。