在電機(jī)控制中,實(shí)時(shí)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置是非常重要的。通過監(jiān)測電機(jī)軸或機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的位置可以計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),編碼盤傳感器(Encoder)會(huì)發(fā)出類似于正交PWM波的高低電平信號(hào),對此信號(hào)進(jìn)行解碼,可以得到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及方向。
DSC系列MCU的Quad Timer(TMR)外設(shè)可以對正交編碼信號(hào)解碼,有些客戶使用LPC55XX系列也需要解碼,本文用PLU模塊對Encoder的信號(hào)解碼,用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)解碼信號(hào),進(jìn)而得到轉(zhuǎn)子位置及速度。
1. 標(biāo)準(zhǔn)推拉輸出
DSP系列MCU的Quad Timer(TMR)外設(shè)可以對正交編碼信號(hào)進(jìn)行解碼,如下:
在進(jìn)行解碼時(shí),其實(shí)是兩個(gè)信號(hào)發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù),那么可以理解為對這兩個(gè)信號(hào)做異或運(yùn)算,對結(jié)果信號(hào)上升沿和下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù),就可實(shí)現(xiàn)解碼功能。利用可編程邏輯單元PLU對正交編碼信號(hào)做異或運(yùn)算,利用CTIMER計(jì)數(shù)器對輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),同樣可以達(dá)到Quad Timer(TMR)解碼效果。
2. 配置PLU與CTIMER
PLU(Programmable Logic Unit),即可編程邏輯單元,可創(chuàng)建小型組合與時(shí)序邏輯電路。LPC804與LPC55XX的PLU在使用上是完全相同的,包含了6個(gè)輸入、8個(gè)輸出、26個(gè)5輸入查找表(LUT)、4個(gè)觸發(fā)器(state Flip-Flops),詳細(xì)介紹如下: https://www.nxpic.org.cn/module/forum/thread-622667-1-1.html 用PIO_19與PIO_20產(chǎn)生類似于正交編碼信號(hào),將兩路信號(hào)輸入PLU模塊的IN3與IN4,進(jìn)行異或運(yùn)算,再輸出到OUT5,將OUT5信號(hào)輸入到CTIMER計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),如下:
以LPC55S69-EVK開發(fā)板為例,具體的引腳使用如下:
配置PLU與CTIMER引腳,如下:
打開PLU與CTIMER時(shí)鐘,如下:
添加PLU外設(shè),如下:
配置CTIMER外設(shè),在main.c文件中添加CTIMER初始化,上升沿與下降沿都可觸發(fā)計(jì)數(shù)器。假如電機(jī)轉(zhuǎn)一圈觸發(fā)4096次計(jì)數(shù)器,電機(jī)在旋轉(zhuǎn)60°時(shí)要控制電機(jī)變相,當(dāng)計(jì)數(shù)器值為4096/6 = 682時(shí),觸發(fā)一次ctimer中斷,在中斷處理函數(shù)中控制電機(jī),如下:
uint32_t motor_flag = 0; const ctimer_config_t CTIMER0_config = { .mode = kCTIMER_IncreaseOnBothEdge, .input = kCTIMER_Capture_0, .prescale = 0 }; const ctimer_match_config_t CTIMER0_Match_0_config = { .matchValue = 681, .enableCounterReset = true, .enableCounterStop = false, .outControl = kCTIMER_Output_NoAction, .outPinInitState = false, .enableInterrupt = true }; /*Single callback functions definition */ ctimer_callback_t CTIMER0_callback[] ={ctimer0_match0_callback}; static void CTIMER0_init(void) { /* CTIMER0 peripheral initialization */ CTIMER_Init(CTIMER0, &CTIMER0_config); /* Interrupt vector CTIMER0_IRQn priority settings in theNVIC. */ NVIC_SetPriority(CTIMER0_IRQn, 0); /* Match channel 0 of CTIMER0 peripheral initialization*/ CTIMER_SetupMatch(CTIMER0, kCTIMER_Match_0, &CTIMER0_Match_0_config); CTIMER_RegisterCallBack(CTIMER0,CTIMER0_callback, kCTIMER_SingleCallback); CTIMER_StartTimer(CTIMER0); } void ctimer0_match0_callback(uint32_t flags) { motor_flag++; }
下載PLU configure tool,下載鏈接如下:
https://www.nxp.com/mcu-plu-config-tool 打開PLU配置工具,選擇原理圖設(shè)計(jì),做一個(gè)異或運(yùn)算,如下:
點(diǎn)擊菜單欄File->Export->PLU source file將其導(dǎo)出為C文件,將C文件的內(nèi)容復(fù)制到main函數(shù)中,如下:
PLU->LUT[4].INP_MUX[0] = 0x00000003; /* IN3 (IN3) */ PLU->LUT[4].INP_MUX[1] = 0x00000004; /* IN4 (IN4) */ PLU->LUT[4].INP_MUX[2] = 0x0000003F; /* default */ PLU->LUT[4].INP_MUX[3] = 0x0000003F; /* default */ PLU->LUT[4].INP_MUX[4] = 0x0000003F; /* default */ PLU->LUT_TRUTH[4] = 0x66666666; /* XOR01 (XOR01) STD 2INPUT XOR */ PLU->OUTPUT_MUX[5] = 0x00000004; /* LUT4 (XOR01) ->OUT5 */
利用GPIO產(chǎn)生正交編碼信號(hào),CTimer進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到682時(shí)會(huì)觸發(fā)中斷進(jìn)入回調(diào)函數(shù),計(jì)數(shù)器值(TC)會(huì)自動(dòng)清零,重新計(jì)數(shù),如下:
while(1) { GPIO_PortToggle(GPIO,0, 1u << 19); SysTick_DelayTicks(5U); GPIO_PortToggle(GPIO,0, 1u << 20); SysTick_DelayTicks(5U); motor_counter = CTIMER0->TC; }
3. 測試結(jié)果 邏輯分析儀測試結(jié)果如下:
調(diào)試時(shí),計(jì)數(shù)器的值如下所示:
示例代碼:LPC55S69_Project_motor_counter.zip
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:利用可編程邏輯單元PLU與CTIMER計(jì)數(shù)器解碼電機(jī)
文章出處:【微信號(hào):NXP_SMART_HARDWARE,微信公眾號(hào):恩智浦MCU加油站】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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