PWM再理解（1）

前言

昨天过于劳累，十点睡觉，本来想梳理一下PWM，今天补上。

PWM内涵

PWM全称：Pulse Width Modulation，也就是脉宽调制的意思，字面意思理解就是对脉冲的宽度进行改变。准确就是通过数字输出对模拟电路进行控制，将连续信号转化为脉冲信号，进一步通过调节脉冲的宽度表达原始信号的信息。
组成：固定频率的高电平脉冲和一个可变宽度的低电平脉冲。
占空比：高电平时间占整个周期时间的比例。
这里有一个面积等效定理：
对于使用脉冲信号来表达模拟电压这个过程，有一个面积等效原理，下面是一个简单的例子：
假设PWM信号高电平为5V，而低电平为0V，周期为1s，占空比为50%。那么在1s时间内输出的模拟电压等于：5V*0.5s/1s=2.5V，其实就是将5V下面的面积平均到整个周期1s内，就得到了2.5V的模拟电压。理论上调节这个占空比参数可以输出任意的0-5V之间的电压，这其实也就是PWM最核心的工作原理。
经常用到得到场合有电机调速，舵机控制，开关电源控制，灯光亮度调节等。
尤其在开关电源的应用场合，最后所用到的功率FET的导通时间与总开关时间的比值其实就是所用到的PWM波的占空比。

如何用FPGA生成PWM波实例：

手上正好有一个FPGA的板子，用FPGA来生成一个PWM波与使用一些常见的开发板还有点不太一样，例如arduino,STM32等。这里先介绍一下使用FPGA生成这种波形的核心原理：

• 原理部分
  首先还是从PWM生成的过程出发，主要就是用一个可以改变的信号值同一个锯齿波进行比较，也就是经常听到的载波和调制波。当调制波大于载波时，输出高电平；反之输出低电平。但是在FPGA中要实现这种功能就需要用到其特有的计数器编程方式。也就是在一个周期内，以上面提到的锯齿波为例，设置一定的位宽，让这个计数器从0开始计数，同时比较值信号也设置一个相同位宽的计数器，且初始值为0，当锯齿波计数器计数到最大值时候，这个参考计数器同时开始计数为1，并且当第一个计数器大于第二个计数时候，第二个计数器开始累加。一大堆文字有些抽象，直接上图：
  
  具体的程序实现，请见下回。