現今的嵌入式應用非常複雜，必須透過單個微控制器處理多個功能。這些應用要求增強系統的安全性、支援即時回應的最佳執行時間以及各個功能間的無縫同步。從具有整合功率因數校正的馬達控制到光強度處理，複雜應用必須在各個模組之間輕鬆切換。由處理器主導的定時和循序方案受固有延遲的影響，這種延遲始終無法準確預測。這種方法還占用了寶貴的CPU頻寬，導致其功能未得到充分利用，而透過卸載這些功能則可優化應用程式性能。
為此，半導體業者推出16位元dsPIC33數位訊號控制器(DSC)，當中的周邊觸發訊號產生器(Peripheral Trigger Generator, PTG)是核心獨立周邊(CIP)，可以協調複雜應用中功能的精確定時和排序，同時減輕CPU的負擔。本文介紹幾個範例，以展示PTG如何協助簡化時序關鍵應用(例如，採用功率因數校正的馬達控制、光強度控制或生成獨立於核心的恒定時鐘源。由於PTG與核心無關，因此可以在CPU休眠時完成此項工作以實現節能或專注於其他關鍵任務。
顧名思義，PTG是一個用戶可程式化的循序器，可生成具有複雜輸入訊號序列的觸發訊號，以協調其他晶片周邊的操作。使用PTG的應用會透過其他周邊，例如類比數位轉換器(ADC)、輸出比較(OC)、脈寬調變器(PWM)、計時器和中斷控制器共同執行此操作，以實現複雜的觸發和回應序列。PTG不僅降低了應用程式對核心的依賴性，還能單獨處理模組互動，有助於降低軟體複雜性及保持模組化。
PTG周邊支援8位元命令(稱為Step命令)。由一個4位命令程式碼和一個4位元選項欄位組成。這些命令定義了一系列事件，用於輸出觸發訊號到周邊。Step命令還可用於產生對核心的插斷要求。
DSC有效整合功率因數和控制馬達
在整合功率因數校正(PFC)和馬達控制應用中，單個DSC使用磁場定向控制(FOC)方案以及PFC轉換器控制永磁同步馬達。該應用需要三個PWM通道來控制馬達功能，另外還需要一個PWM來控制PFC操作。輸出比較(OC)周邊可用於增加應用可用的PWM通道數量，甚至會超出元件上可用的高速PWM通道數量。
可同時使用PWM周邊與OC周邊來產生馬達控制和PFC操作所需的訊號。但是，在PFC等應用中，執行時序非常重要，因此必須在最佳執行時間內完成各種任務。其中包括同步馬達控制和PFC PWM、觸發ADC進行轉換以及切換用於馬達控制的ADC通道和PFC回饋訊號。
使用PTG周邊可以有效地實現這些要求，PTG周邊可以同步高速PWM和OC周邊，並透過監視高速PWM周邊邊沿來產生ADC周邊觸發訊號。它還可監視「ADC轉換完成」中斷並產生適當的中斷，執行FOC和數位PFC控制程式碼；並減少了CPU干預，使周邊處理能獨立於核心來進行。這可降低應用的總體功耗，同時釋放CPU以執行更多關鍵功能。
選擇馬達控制和PFC PWM的開關頻率時應確保其為整數倍數。而dsPIC DSC中的ADC能夠進行四通道同步採樣；FOC和PFC演算法都有自己的類比頻道需要同時採樣，因為這些訊號的相位關係是實現有效控制的關鍵。
選擇馬達控制和PFC的回饋訊號時應確保可透過改變ADC通道選擇對馬達控制和PFC訊號進行採樣。在基於PWM邊沿觸發ADC之前，可將馬達控制和PFC訊號連接到採樣保持(S&H)電路。通道應配置為：在四通道採樣和轉換序列結束時，可從FOC或PFC各自對應的ADC緩衝暫存器中獲得其轉換結果。
在設置通道選擇位元以將PFC回饋訊號連接到ADC的採樣保持電路後，對於每個PFC PWM週期，都必須產生觸發訊號。同樣，對於每個馬達控制PWM週期，必須在設置通道選擇位以將馬達控制回饋訊號連接到ADC的S&H電路之後產生ADC觸發訊號。因此，將PTG周邊配置為透過監視馬達控制和PFC PWM脈衝的邊沿來產生ADC觸發訊號；此外，還會產生兩個PTG中斷來執行FOC和PFC的程式碼，如圖1所示。
如本例所示，PTG透過有效地對ADC和PWM的使用進行排序來簡化實現，進而在一個dsPIC33元件中實現馬達控制和PFC。
PTG使照明控制更有效率
在光強度控制應用中，使用OC的PWM產生器可用於控制光的亮度。在此應用中，使用了兩個OC周邊，其工作週期由來自兩個獨立ADC通道的輸入控制。根據每個ADC值，更新工作週期。PTG周邊支援更簡單的同步ADC和OC周邊的方法。此外，PTG有助於避免周邊鎖死，以提高應用的安全性。
為了執行同步，電路首先會監視ADC並產生適當的中斷以改變OC工作週期。然後，它會在不干擾CPU的情況下改變ADC通道，因為PTG可以獨立完成此操作。作為額外的安全功能，在發生意外故障時，PTG周邊具有專用的看門狗計時器，用於監視和執行必要的糾正措施。該應用的框圖如圖2所示。
PTG周邊內的看門狗計時器將防止PTG在執行等待硬體觸發高電平-低電平狀態的命令時無限期地等待外部事件的情況。在此應用中，PTG將等待ADC轉換完成觸發訊號。啟動後，看門狗計時器會在命令執行開始時開始計數。命令完成執行時將禁止看門狗計時器。如果預期事件在看門狗計時器超時週期到期之前未到達，則PTG周邊將中止正在進行的失敗命令並停止定序器。然後，它會向CPU發出看門狗計時器錯誤中斷。
這可作為安全功能，用於從ADC或PTG周邊停止工作的情況中恢復。這些周邊可以在看門狗計時器錯誤中斷內重新初始化和重啟。PTG透過切換ADC通道和監控周邊使應用獨立於核心，而無需CPU周邊的干預。這樣一來，CPU便可以用於應用程式中的其他任務。另外，僅PTG將負責周邊內的所有互動，這有助於降低軟體複雜性並保持模組化；PTG周邊的看門狗計時器有助於從任何災難性故障中恢復，以提供更可靠的應用。
定頻率波形
PTG周邊可用於產生恒定頻率訊號，而此訊號還可用作時鐘源。PTG觸發用作遮罩輸入選擇的比較器。PTG的觸發脈衝寬度可以改變，PTG有自己的計時器，周邊觸發訊號也可用作運算放大器和比較器的遮罩輸入選擇，如圖3所示。
使用此功能，可以透過比較器周邊實現PTG輸出。比較器配置為：反相輸入接地，同相輸入連接至內部參考電壓。觸發脈衝將直接呈現為比較器輸出。只要PTG連續產生觸發訊號，比較器就會產生恒定頻率波形。波形的脈衝寬度將是PTG時鐘的一個週期。
開關時間可由PTG計時器和脈衝寬度位控制。輸出脈衝寬度將決定輸出波形的關斷時間，計時器將決定輸出波形的導通時間，即觸發比較器周邊之間的延遲。根據比較器輸出極性，開關時間將由計時器或脈衝寬度位控制。輸出頻率也可以由充當時鐘分頻器的暫存器控制。
透過改變比較器輸出極性，可以使用四個比較器周邊產生互補波形。可以使用脈衝寬度位修改脈衝寬度，以便降低輸出頻率。因此，可以使用PTG和比較器周邊產生恒定波形。在該應用中使用PTG的優點之一是輸出可以充當恒定時鐘源並且完全核心獨立運行。使用更多比較器周邊時，可以生成偶互補波形。PTG還可以在空閒和休眠等節能模式下工作。
憑藉Microchip的dsPIC33數位訊號控制器中的PTG周邊，用戶能夠設計複雜的應用序列，並為時序關鍵型或功耗關鍵型應用提供更高的靈活性。PTG可在幾乎沒有CPU中斷的情況下支援各種周邊彼此互動，並有助於增強現有周邊的功能，進而擴展任何既有周邊可以實現的功能。
使用PTG周邊可提供更快的回應速度並減少軟體負擔。周邊還提供內建功能(如專用的看門狗計時器)來提高功能安全性。
