眨眼学会PWM

所谓PWM，就是用高电平时间和波形周期的比值代表某个数。如果这个数经过滤波后变成了接近连续的曲线表现出来那就是DA转换；如果通过这个比值表达的是控制电机的电压，那么表现出来就是电机控制。一切可以量化的东西都可以用PWM的方式去表示，这也是PWM应用广泛的原因。

产生PWM的方法：

1.产生一个计数器，满脉冲周期后翻转。

2.产生一个比较器，到达比例位置的时候输出高电平，否则输出低电平，整个过程见下图

FPGA本质上是数字电路。为了生成上图的结果，所以我们需要按照上述的2步流程设计两个电路，第一个电路是计数器，第二个电路是在计数器后面的比较器，对计数器输出进行监控，一旦高于占空比对应的计数值的时候里面变为0，其余时候为1，这样就基本实现了PWM。也就对应了下面两段代码：

//计数器电路，cnt_cycle就是计数器输出计数结果 always@(posedge clk)

begin

cnt_cycle <= (cnt_cycle == (T-1)) ? 0 : cnt_cycle + 1;

end

/ 比较器电路 ,pwm_buf 为输出PWM结果，红色字为计数器输入，绿色字为比较器比较线 /

always@(posedge clk)

begin

pwm_buf <= (cnt_cycle < duty_cycle_buf) ? 1'b1 : 1'b0;

end

也就是说，以上两段代码对应的电路如下图：

针对以上电路我要作一点说明：计数器在FPGA里面的实现就是加法器和触发器组成的，加法器每次对输出+1，下一个时钟把+1的结果给到输出端，根本不是数电书上异步2分频的结果！另外再次强调，由于FPGA的设计收到实际因素的限制，数电书上某些理模型是难以在实际中大量应用的，所以FPGA内部很多结构和综合结果都与数电书上有差异，但是数字电路的基本原理是没有任何改变的！

PWM还差最后一点，因为输入占空比可以不断改变，也就是第一张图的比较线是会上下移动的，为了不影响我们在计数的过程中突然采集到突变的值最终导致，不平滑的占空比，所以占空比输入在每个计数周期完成后才会去采集。也就是大家看到的这句：

always@(posedge clk)

begin

if(cnt_cycle == (T-1)) duty_cycle_buf <= (duty_cycle > T-1) ? T-1 : duty_cycle;

end

只有在cnt_cycle计数一个周期T的时候，占空比值才会更新，也就是比较线才会移动！