以DSP為基礎的控制器執行電動馬達相位控制時，其核心組件為事件管理器（Event Manager）。由於以DSP為基礎的控制器應用範圍正逐漸擴大到高效能電子產品的觸發與控制等各種相關領域，因此一套全新架構的開發勢在必行。

本文將就德州儀器（TI）以DSP為基礎的24x和F28x控制器為例加以探討。事件管理器是由DSP的可程式邏輯電路所構成，可產生脈衝寬度調變（PWM）訊號。這些事件管理器雖然是為了三相系統所設計，卻擁有極大彈性，可以高效率地應用在多相位或其它特殊需求應用（或許再加上一些軟體）。事件管理器的功能已通過數個世代的處理器考驗與測試，只需要進行一些細部調整即可。

目前TI已計畫開發一套稱為加強型事件管理器（eEVM）的全新架構，並將應用於F28x衍生系列的新元件上。加強型事件管理器的PWM產生方式與過去有很大差異。如(圖一)所示，事件管理器總共有6個加強型PWM（EPWM）模組，每個都能產生兩組獨立的PWM訊號。這6個模組擁有完全相同的功能和設定方式，因此每個模組都能獨立產生中斷要求、並在不同的時間點上觸發類比數位轉換器。除此之外，這些模組還能同步操作以便在同樣的時基上產生PWM訊號。舉例來說，若有兩個完全相同的三相電動馬達，就可以讓EPWM1模組的時基與EPWM2和EPWM3同步，同時也讓EPWM4的時基與EPWM5和EPWM6同步，以便使兩個馬達獨立操作。另一種做法是讓EPWM1的時基與另外五個模組同步，這樣兩個馬達就能在同一時間啟動操作。

《圖一　F2808控制器的加強型事件管理器共有6個EPWM模組》

EPWM模組的架構如(圖二)所示，每個模組都包含數個次模組。如果要產生PWM訊號，至少需要連接一個計時器和相關邏輯電路，以便在可程式設定的不同時間產生事件。16位元計數器位於時基模組（TB）會把時間資訊送到計數器比較模組（CC） 和動作認可模組（Action Qualifier；AQ）。

時基模組還包含邏輯電路以便與前面或後面的EPWM模組同步，至於相位移暫存器的重要性則會在稍後說明。計數器比較模組包含多個暫存器，系統可透過它們獨立設定各個EPWM模組的兩個PWM訊號（EPWMA和EPWMB）的脈衝寬度（負載週期）。

PWM訊號是由時基模組的計數器設定值決定，其中包括週期時間（最大計數值） 和它的計數模式（正數計數、倒數計數，先正數再倒數）。完成這些設定後，就由動作認可模組產生PWM訊號，它會根據時基模組和計數器比較模組傳來的資訊產生實際訊號。

設計人員還能設定動作認可模組的操作方式，讓它在4個不同的時間點強迫相關接腳切換狀態或是直接進入邏輯1或邏輯0狀態，這4個時間點是：計數值等於0、計數值等於最大值、計數值等於比較暫存器A的值，以及計數值等於比較暫存器B的值。這兩個比較暫存器還能產生PWM接腳事件。當然，該接腳也能透過動作認可模組的適當暫存器，經由軟體設為特定的邏輯位準。另外，透過另一個模組、事件觸發器和中斷模組的協助，系統還能在這些時間點產生類比數位轉換器的觸發訊號或中斷要求（或同時產生兩者）。

利用邏輯電路產生PWM訊號是為了盡可能將PWM的產生自動化，以便使CPU專心執行其它工作。這種做法相當成功，因為幾乎所有的設定在硬體安裝期間就能完成。在標準的馬達控制應用裡，由於相位電流供應是由脈衝寬度決定，而脈衝寬度則由現有的電流控制功能負責控制，所以只有計數器比較模組的比較暫存器需要在執行期間更新。

三個基本模組（時基、計數器比較與動作認可）及其獨立彈性的設定選項可滿足許多應用對功率輸出級的要求，例如馬達應用、不斷電系統、直流電源轉換器和其它類似應用。設計人員還能設定計數器比較模組和動作認可模組來產生停滯區（dead band），避免上端和下端輸出電晶體同時導通而造成短路。

不僅如此，EPWM模組還包含專屬的停滯區產生電路以及PWM截波器（PWM Chopper；PC）模組和觸發區（Trip Zone）模組，它們都能由系統選擇啟動。停滯區模組（DB）的位置就在動作認可模組之後，使用這個模組即可從EPWMA訊號產生兩個訊號。

第一個是原始訊號，其上升邊緣的升起時間可經由設定加以延遲（上升邊緣延遲）；第二個訊號同樣可透過設定加以延遲，只不過這次是訊號的下降邊緣（下降邊緣延遲）。設計人員現能選擇這兩個訊號的相對動作方式，亦即它們是高電位作用/低電位作用或者互補高電位作用/互補低電位作用。如果系統脈衝為100MHz，之前也沒有將脈衝分為多路傳送（split），那麼這兩種情形的實際延遲時間都能從0到10μs。此時，系統不會再使用EPWMB訊號。

有些應用可能必須或希望將PWM訊號的脈衝（亦即邏輯1的部份）進一步分割為多個單一脈衝（例如在某些變壓器應用裡），此時只要使用PWM截波器模組即可達成，它的位置就在停滯區模組的之後。截波器頻率可以是1.6到12.5MHz之間的某個值，其脈衝寬度亦可固定為2.5％、25％、37.5％或是87.5%。除此之外，設計人員還能單獨設定截波器脈衝序列的第一個脈衝寬度，這種做法有許多用途，例如預先將電容充電至某個電壓值。

觸發區模組（TZ）是EPWM單元的最後一個選用模組，但它在多數應用的重要性卻超過其它模組。觸發區模組包含6個觸發區或接腳，它們對所有的EPWM都相同，亦即每個觸發接腳都能隨意指定給任何一個EPWM模組。

執行最後分析時，這個模組的主要功能是儘快對應用的錯誤或故障做出反應，同時關閉PWM訊號或將一個或多個PWM接腳切換到高阻抗模式（單次觸發模式）。這些工作由硬體控制，並會在訊號邊緣進入觸發接腳後以最快速度完成。這類電路允許觸發接腳所接受的上升邊緣訊號在某些狀況下自我調整，例如當應用裡某個點的電流超過特定臨界值時。

另一種做法是設定觸發區模組，以便在某個點的電流超過臨界值時，就利用觸發接腳的訊號邊緣自動限制PWM訊號的單一脈衝長度（個別週期模式）。這種做法可以連續執行，而且不需要軟體介入；相較之下，系統若處於單次觸發模式，通常就會在觸發事件出現後停止工作，並由軟體自行評估故障的嚴重程度。

模組同步如前所述是一項有趣的功能。時基模組除了標準的計數器暫存器外，還包含一個相位移暫存器，它能在收到同步訊號時確保相位移暫存器值載入計數器。在三相馬達控制之類的標準應用裡，擔任僕裝置的EPWM模組會將它的相位移暫存器設為零。然而在直流電源轉換器裡，彼此之間卻必須有120°相位差，因此擔任主裝置的EPWM模組會將它的相位移暫存器設為0°，第一個僕模組設為120°，第二個樸模組設為240°。

相較現有產品的事件管理器，加強型事件管理器是將擷取功能放到另一個專屬模組。整體而言，它共有4個加強型擷取模組（ECAP），每個模組都有一個做為時基的32位元計時器、4個擷取暫存器和1隻擷取接腳。這種簡單直接的設計可以透過擷取接腳記錄4個事件的時間，每個事件還能選擇上升或下降邊緣的觸發方式。

除此之外，設計人員現在還能設定ECAP模組，使暫存器的內容在記錄後就保持不變或由新值取代最舊的值（環形緩衝區原理）。擔任時基的32位元計時器也能採取相對時間模式（時間差模式），確保計時器在接腳每一次收到事件通知後就重設為零，這樣就能從擷取暫存器直接取得兩次事件的時間間隔。當然，它也支援傳統的絕對時間模式，也就是逐漸增加計數器的值。

如果不必使用擷取功能，ECAP模組也很適合做為PWM訊號產生器（輔助PWM）。在這種情形下，4個暫存器裡的第一個暫存器會包含最大計數值（週期暫存器），第二個暫存器包含比較值（比較暫存器），另外兩個則做為前兩個的映像暫存器（shadow register）。ECAP和APWM模組可以彼此同步或是與EPWM模組同步。

（作者任職於TI德州儀器）