随着能源的日益短缺,科技的日趋智能化,高精度的脉冲测量,已日趋成为人们生产生活必然趋势。中科昊芯顺应时代要求,推出适用于高精度工业自动化运动控制的新版HXS320F28034PNT数字信号处理器DSP,芯片QEP模块以16位T法与32位M法,适配于较低与较高速度等级测速,更加有效助力于工程师实现高精度脉冲测量,广泛应用于电动车、电动汽车、轨道交通、全电飞机、新能源发电、机器人等工业自动化高精度控制领域。
自平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境(简称“CDK”)支持HX2000系列芯片调试以来,本期以QEP测速实例对QEP电机测速展开介绍。
HX2000系列QEP测速的实现方式如下:采用GPIO MUX定义引脚:获取差分编码器正交脉冲QEPA与QEPB、索引QEPI信号;通过QDECCTL[XCR]选择,上升沿、下降沿或双边沿捕获计数方式,得到时钟信号xCLK;经解码QDU逻辑处理,得到方向的高低电平信号iDIR;通过QDECCTL[QSRC]选择引脚模式:正交、方向、增或减计数,读取方向QDIR、时钟QCLK信号;通过QEPCTL[PCRM]选择,位置计数控制PCCU模式:索引位置事件、最大位置锁存、单位超时锁存;使能QEPCTL[QPEN],捕获N线光电编码器输出双边沿脉冲,使位置计数器产生计数,从而计算电机转速,常用方法如下:
(1)T法:一个脉冲周期fclk内,捕获脉冲计数,载入16位定时器QCTMR。单位事件发生时,更新载入QCPRDLAT,电机转速n=60*fclk/(4N*QCPRDLAT)。QCTMR上溢时,位置方向QDIR将变化,使捕获单元QEPSTS[COEF]发生错误标志,故仅适用于低速测量。
(2)M法:规定检测事件Tc内,捕获脉冲计数。单位事件发生时,锁存到32位QPOSILAT和QPOSSLAT,故电机转速n=60*QPOSSLAT/(4N*Tc),适用于高速测量。
由此设计QEP测速实例:EPWM配置1KHz PWM波,模拟1000线编码器旋转,EQEP采用M法与T法测量60rpm与6000rpm下旋转的转速,单位周期为SysFreq*100,采用上升沿计数,捕获得到脉冲计数,实现转速测量,采用定时器中断实现三种不同功能切换,故硬件连接如下:GPIO0-GPIO20,GPIO1-GPIO21。
基于以上分析,在CDK上开发QEP脉冲捕获输出,代码包括:EPWM与EQEP的GPIO引脚配置,EPWM 1KHz两路互差90°的PWM波输出配置,EQEP单位时间锁存计数捕获功能配置,定时器Timer0配置,计数捕获、M法与T法测速程序及其功能切换的定时器中断服务程序,主程序调用执行。
1.intmain(void)2.{3. /*初始化系统控制*/4. InitSysCtrl();5. /*初始EPWMGPIO*/6. InitEPwm1Gpio();7. /*EQEP1引脚配置*/8. InitEQep1Gpio();9. /*初始化LED配置,用于指示实际转速是否到达给定转速*/10. InitLED();11. /*关中断*/12. InitPieCtrl();13. /*清中断*/14. IER=0x0000;15. IFR=0x0000;16. /*初始化PIE中断向量表*/17. InitPieVectTable();18. /*定时器配置*/19. Timer0_init();20. EALLOW;21. /*将timer0_ISR入口地址赋给TINT0,执行M法、T法测速切换中断服务程序*/22. PieVectTable.TINT0=&timer0_ISR;23. EDIS;24. /*电机转速初始化*/25. MotorSpeed_init();26. EALLOW;27. /*禁用TBCLK同步,允许EPWM初始化配置*/28. SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=0;29. EDIS;30. /*配置epwm1,用于模拟编码器旋转*/31. EPWM1_Config();32. EALLOW;33. /*使能TBCLK同步,EPWM配置功能起作用*/34. SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=1;35. EDIS;36. /*EQEP脉冲捕获配置*/37. EQEP_pulseCap();38. /*使能打开相应的CPUIER中断*/39. IER|=M_INT1;40. /*使能打开相应的PIEIER中断*/41. PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7=1;42. /*使能打开全局中断*/43. EINT;44. while(1)45. {}46. return0;47.}
CDK上开发QEP测速程序,其编译结果为:
编译通过后,就可以开始调试了,其中M法测速调试结果如下:
T法测速调试结果如下:
所捕获的光电编码器QEP正交脉冲波形为:
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