第五章1-事件管理器及其应用概况.ppt

1 事件管理器及其应用 信息工程学院 一 通用定时器二 脉宽调制电路PWM三 捕获单元四 事件管理器模块的中断五 应用事件管理器产生PWM 第五章片内外设1 事件管理器及其应用 F2812提供了两个结构和功能相同的事件管理器EVA和EVB模块 具有强大的控制功能 特别在运动控制和电机控制领域 通用定时器 全比较 PWM单元 捕获单元 正交编码脉冲电路事件管理器的功能如图P168 P156 所示 F2812 事件管理器A功能框图 事件管理器信号接口 EVA和EVB模块信号引脚 F2812 EVA和EVB模块信号引脚 F2812 功能概述 一 通用定时器 EVA GP1 GP2 EVB GP3 GP4 这些定时器可独立使用 在控制系统中产生采样周期 为捕获单元和正交编码脉冲电路 只针对GP2 4 提供时基 为比较单元和PWM产生电路提供时基 Gp定时器模块包含 一个16位可读 写及增 减的定时器计数器TxCNT x 1 2 3 4 一个16位可读 写定时器比较寄存器 双缓冲 TxCMPR 一个16位可读 写定时器周期寄存器 双缓冲 TxPR 一个16位可读 写定时器控制寄存器TxCON 一个通用定时器比较输出引脚TxCMP 用于内部和外部时钟输入的可编程定标器 控制和中断逻辑 用于4个可屏蔽中断 上溢 下溢 比较和周期中断 输出条件逻辑 F2812 通用定时器功能框图如P137图5 1 3所示 一 通用定时器 通用定时器的寄存器 F2812 通用定时器输入与输出 一 通用定时器 内部高速外设时钟HSPCLK 外部时钟TCLKINA B 方向输入TDIRA B 复位信号RESET 输入 输出 比较输出TxCMP ADC转换启动信号 提供上溢 下溢 比较匹配和周期匹配信号 计数方向指示位 F2812 通用定时器控制寄存器TxCON 一 通用定时器 选择4种计数模式的一种 使用内部还是外部时钟 确定输入时钟使用的预定标参数 确定比较寄存器重新装载的条件 使能或禁止通用定时器 使能或禁止通用定时器的比较操作 定时器2或1的周期寄存器 定时器4或3的周期寄存器 F2812 Free Soft Reserved TMODE1 TMODE0 TPS2 TPS1 TPS0 通用定时器控制寄存器TxCON 一 通用定时器 T2SWT1 T4SWT3 TENABLE TCLKS1 TCLKS0 TCLD1 TCLD0 TECMPR SELT1PR SELT3PR D15D14D13D12D11D10D9D8 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 通用定时器控制寄存器 F2812 Reserved T2STAT T1STAT T2CTRIPE T1CTRIPE T2TOADC T1TOADC 全局通用定时器控制寄存器GPTCONA B T1TOADC TCMPOE T2CMPOE T1CMPOE T2PIN T1PIN D15D14D13D12D11D10D9D8 R 0R 1R 1R W 1R W 1R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 通用定时器A控制寄存器 Reserved T4STAT T3STAT T4CTRIPE T3CTRIPE T4TOADC T3TOADC T3TOADC TCMPOE T4CMPOE T3CMPOE T4PIN T3PIN D15D14D13D12D11D10D9D8 R 0R 1R 1R W 1R W 1R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 通用定时器B控制寄存器 确定通用定时器实现具体任务需采取的操作方式 并指明计数方向 F2812 一 通用定时器 通用定时器比较寄存器TxCMPR TxCMPR D15D0 R W x 定时器比较寄存器x 1 2 3 4 比较寄存器中的值与通用定时器的计数值进行比较 当比较匹配时 产生 由GPTCONA B位的设置决定相关的比较输出信号发生跳变 相应的中断标志被置位 若中断没有被屏蔽 则产生一个外设中断请求 通过设置TxCON的相关位 可以使能或禁止比较操作 无论在哪种定时器工作模式 包括QEP模式 比较和输出均可被使能或禁止 F2812 通用定时器周期寄存器TxPR 一 通用定时器 TxCMPR D15D0 R W x 定时器比较寄存器x 1 2 3 4 周期寄存器的值决定定时器的定时周期 当周期定时器的值与计数器的值匹配时 根据计数器的计数模式 通用定时器复位为0或递减计数 通用定时器的周期寄存器和比较寄存器都是带映像缓冲的 在一个周期的任何时刻 都可以向这两个寄存器写入新值 实际上 新值是先被写入相应的映像寄存器中的 对于比较寄存器 只有当TxCON寄存器选定的定时器事件发生时 映像寄存器中的内容才被载入工作寄存器中 对于周期寄存器 只有当计数器寄存器TxCNT为0时 映像寄存器的值才载入到工作寄存器中 周期寄存器和比较寄存器的双缓冲特点允许应用代码在一个周期的任意时刻更新周期和比较寄存器 从而可改变下一个定时器周期及PWM脉冲宽度 F2812 通用定时器的时钟 一 通用定时器 内部CPU时钟或外部引脚TCLKINA B上时钟 外部时钟频率必须小于或等于CPU内部频率的1 4 通用定时器中断 通用定时器的中断标志寄存器EVAIFRA EVAIFRB EVBIFRA和EVBIFRB中有16个中断标志 每个通用定时器可根据以下4种事件产生中断 上溢 定时器计数器的值达到FFFFH 产生上溢中断 此时标志寄存器中的TxOFINT位 x 1 2 3 4 下同 置1 下溢 定时器计数器的值达到0000H 产生下溢中断 此时TxUFINT置1 比较匹配 当计数器值与比较器相等时 产生比较匹配中断 此时TxCINT置1 周期匹配 当计数器值与周期寄存器相等时 产生周期匹配中断 TxPINT置1 F2812 通用定时器的同步 一 通用定时器 同一模块的通用定时器可以实现同步 即EVA中的定时器2和1可以同步 EVB中的定时器4和3可以同步 具体方法如下 将T1CON EVA 或T3CON EVB 寄存器中的TENABLE位置位 同时将T2CON EVA 中的T2SWT1或T4CON EVB 中的T4SWT1置位 这样即可实现两个计数器的同步启动 在启动同步操作前 可将本模块的两个计数器初始化成不同的值 置T2CON T4CON中的SELT1PR SELT3PR位为1 使通用定时器1 3的周期寄存器也作为定时器2 4的周期寄存器 而不用2 4本身的周期寄存器 F2812 一 通用定时器 仿真挂起时 通用定时器操作模式由控制寄存器定义 当仿真中断发生时 通用定时器可被设置为下面的一种状态 立即停止计数 当前计数周期完成后停止计数 不受仿真中断影响持续运行 仿真挂起时通用定时器 通用定时器的计数操作 定时器的4种操作模式 由TxCON的TMODE1 TMODE0定义 停止 保持模式 连续增计数模式 定向增 减计数模式 连续增 减计数模式 F2812 一 通用定时器 通用定时器的计数操作 停止 保持模式 通用定时器的操作停止 定时器的计数器 比较输出和预定标计数器均保持当前状态 通用定时器按照预定标的输入时钟计数 当计数器的值与周期寄存器的值匹配时 在下一个输入时钟的上升沿 通用计数器复位为0 并开始另一个计数周期 计数器的初值可以为0 FFFFh中的任一个 连续增计数模式 F2812 一 通用定时器 通用定时器的计数操作 定向增 减计数模式 通用定时器在定标的输入时钟上升沿开始计数 计数方向由输入引脚TDIRA B确定 引脚为高时 递增计数 与连续增计数模式相同 引脚为低时 递减计数 从初值递减直到为0 此时若TDIRA B仍为低 计数器将重新载入周期寄存器的值 并继续计数 这种模式与定向增 减计数模式基本相同 区别是 计数方向不再受引脚TDIRA B的控制 而是在计数值达到周期寄存器的值时或FFFFh 初值大于周期寄存器的值 时 才从增计数变为减计数 而在计数值为0时 从减计数变为增计数 连续增 减计数模式 F2812 一 通用定时器 通用定时器的比较操作 目的 产生PWM 通用定时器可提供4个PWM输出TxPWM 在连续增 减计数模式时 产生对称波形 在连续增计数模式时 产生非对称波形 PWM输出受以下事件的影响 计数开始前 输出引脚TxPWM保持无效 第一次匹配发生后 TxPWM跳变为有效状态 同时产生触发 若定时器工作在连续增计数模式 则在周期匹配时TxPWM跳变为无效状态 并一直保持到下一个周期的比较匹配发生 若工作在连续增 减计数模式 则在第二次比较匹配时TxPWM变为无效状态 并一直保持到下一个周期的比较匹配发生 如果比较值在一个周期开始时为0 则在整个周期PWM输出都为有效状态 如果下一周期比较值仍为0 则PWM输出将不再改变 继续保持有效 如果比较值大于或等于周期值 则在整个周期PWM输出为无效状态 直到比较值小于周期值并发生匹配 PWM输出才发生跳变 F2812 一 通用定时器 通用定时器的比较操作 F2812 一 通用定时器 通用定时器的比较操作 F2812 一 通用定时器 使用通用定时器产生PWM信号 可通过下列操作产生PWM波形 根据所需PWM 载波 周期设置TxPR 设置TxCON以确定计数器模式和时钟源 并启动PWM输出操作 根据计算出来的PWM脉冲宽度 占空比 载入TxCMPR寄存器中 当通用定时器复位时 会产生以下结果 除GPTCONA B中的计数方向标识位被置为1外 其他相关位都复位为0 因此 所有通用定时器的操作都被禁止 所有定时器中断标识位都复位为0 除了PDPINTx 所有定时器中断屏蔽位都复位为0 即除了PDPINTx 所有定时器中断都被屏蔽 定时器所有比较输出都被置为高阻状态 F2812 二 PWM电路 与比较单元相关的PWM电路 每一个事件管理器可以同时产生8路PWM信号 包括 6路由完全比较单元产生的带有可编程死区的PWM信号 由定时器比较器产生的2路独立的PWM信号 与比较单元相关的PWM电路 主要包括四个功能单元 非对称 对称波形发生器 可编程死区单元 输出逻辑 空间矢量 SV PWM状态机 F2812 F2812 每个EV模块有 一个16位可读写的比较控制寄存器COMCONA B 控制全比较单元的操作 一个16位的比较方式控制寄存器ACTRA B 各带一个影子寄存器 控制PWM输出引脚的输出方式 一个16位可读写的死区控制寄存器DBTCONA B 对死区进行编程操作 二 PWM电路 CENABLE CLD1 CLD0 SVENABLE ACTRLD1 ACTRD0 PDINTAStatus FCMP3OE FCMP2OE FCMP1OE Reserved C3TRIPE D15D14D13D12D11D10D9D8 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 R W 0R W 0R W 0R 0R W 1R W 1R W 1 比较控制寄存器COMCONA B地址 7411H 7511H FCMPOE C2TRIPE C1TRIPE 二 PWM电路 Reserved DBT3 DBT2 DBT0 EDBT3 EDBT2 EDBT1 DBTPS2 DBTPS1 D15D12D11D10D9D8 R 0R W 0R W 0R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R 0 可编程死区控制单元DBTCONA B地址 7415H 7515H DBT1 DBTPS0 Reserved SVRDIR D2 D1 D0 CMP6ACT1 D15D14D13D12D11D10D9D8 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 比较方式控制寄存器ACTRA B地址 7413H 7513H CMP6ACT0 CMP5ACT1 CMP5ACT0 CMP4ACT1 CMP4ACT0 CMP3ACT1 CMP3ACT0 CMP2ACT1 CMP2ACT0 CMP1ACT1 CMP1ACT0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 F2812 二 PWM电路 死区单元的输入和输出 防止在任何操作条件下 每个单元产生的两路PWM信号同时打开被控功率桥的上 下臂 输入 由比较单元1 2和3的对称 非对称波形产生器产生的PH1 PH2和PH3 输出 为DTPH1 DTPH1 DTPH2 DTPH2 及DTPH3 DTPH3 对于每一个输入信号PHx 产生两个输出信号DTPHx和DTPHx 当比较单元和其相关输出的死区未被使能时 这两个信号完全相同 当比较单元的死区使能时 两个信号的跳变沿被一段叫做死区的时间间隔分开 死区的值由DBTCONA B中的相应位来控制 假设DBTCONA B的位11 8的值为m 位4 2中相应的预定标参数为x p 则死区值为 p m 个CPU时钟周期 如P178 P187 表和图所示 F2812 在事件管理器模块中 3比较单元的任何一个与通用定时器1 EVA 通用定时器3 EVB 比较单元 死区单元和输出逻辑结合使用就能产生一对死区和极性可编程的PWM输出 通过设置ACTRA B寄存器中的相应位可使输出方式为低有效 高有效 强制高和强制低 二 PWM电路 事件管理器的PWM输出产生 F2812 产生PWM输出需要对相关的寄存器进行配置 设置和装载ACTRx 以确定输出方式和极性 如使能死区功能 则需设置和装载DBTCONx 初始化CMPRx 装入比较值 确定PWM波形占空比 设置和装载COMCONx 使能比较操作和PWM输出 设置和装载T1CON或T3CON 设置计数模式和启动比较操作 用计算的新值更新CMPRx 以改变PWM波形的占空比 二 PWM电路 事件管理器的PWM输出产生 F2812 为产生非对称PWM波形 需将通用定时器1或3设置为连续增计数模式 如图P182 P189 所示 特点 不关于PWM周期中心对称 脉冲的宽度只能从脉冲一侧开始变化 事件管理器的PWM输出产生 非对称PWM波形产生 二 PWM电路 在每个PWM周期中 可随时将新的比较值 周期值写入比较寄存器 周期寄存器中 用来调整PWM输出的占空比和周期 也可改变比较方式控制寄存器的相关位来变更PWM的输出方式 更新的值在下一个PWM周期内实现 F2812 为产生对称PWM波形 需将通用定时器1或3设置为连续增 减计数模式 如P183 P190 所示 特点 对称PWN信号关于PWM周期中心对称 相比非对称PWM信号而言 其优点是在每个PWM周期的开始和结束处有两个无效的区段 在对称PWM波形的每个周期通常有两次比较匹配 一次在周期匹配前的增计数期间 另一次在周期匹配后的减计数期间 改变比较值就可提前或推迟PWM脉冲第二个边沿的产生 这种特性可以弥补由交流电机控制中的死区而引起的电流误差 事件管理器的PWM输出产生 对称PWM波形产生 二 PWM电路 F2812 空间矢量PWM 应用 空间矢量PWM是实现三相功率逆变器6个功率管控制的一种特殊方法 它能保证在三相交流电机的绕组中产生最小的电流谐波 相比于正弦调制 能够提高电源的使用效率 二 PWM电路 F2812 捕获单元结构特征 用于捕获输入引脚上的跳变 EV有6个捕获单元 其中EVA对应CAP1 CAP2和CAP3 EVB对应CAP4 CAP5和CAP6 每个捕获单元都有相应的捕获输入引脚 三 捕获单元 如P145所示为EVA模块的捕获单元结构框图EVB模块的捕获单元与EVA相似 仅寄存器名称不同 EVA B中的每个捕获单元均具有 1个16位的捕获控制寄存器CAPCONA B 1个16位的捕获FIFO状态寄存器CAPFIFOA B 1个16位2级深的FIFO堆栈和1个施密特触发的捕获输入引脚CAPx 所有的输入引脚都由CPU时钟同步 为了捕获到输入跳变信号 输入的当前电平必须保持两个CPU时钟周期 输入引脚CAP1 2 CAP3 4也可用作QEP电路的输入引脚 F2812 通用定时器1和2 EVA 通用定时器3和4 EVB 可选择作为捕获单元时基 EVA模块的CAP1 2必须共用一个定时器 1或2 CAP3单独使用一个定时器 2或1 EVB模块的CAP3 4必须共用一个定时器 3或4 CAP6单独使用一个定时器 4或3 三 捕获单元 捕获单元结构特征 捕获单元的寄存器及其设置 捕获单元的操作由4个16位的控制寄存器 CAPCONA B和CAPFIFOA B 控制 由于捕获单元的时基由定时器提供 因此也将用到定时器控制寄存器 TxCON F2812 三 捕获单元 捕获单元的寄存器及其设置 CAPRES CAP12EN CAP3EN Reserved D15D14D13D12D11D10D9D8 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 捕促单元控制寄存器CAPCONA B地址 7420H 7520H CAP3TSEL CAP12TSEL CAP3TOADC CAP1EDGE CAP2EDGE CAP3EDGE Reserved R W 0R W 0R W 0R W 0 Reserved CAP3FIFO CAP2FIFO CAP1FIFO D15D14D13D12D11D10D9D8D7D0 R W 0R W 0R W 0R W 0R W 0 捕促单元FIFO状态寄存器CAPFIFOA B地址 7422H 7522H Reserved F2812 三 捕获单元 捕获单元设置 为了能使捕获单元能够正常工作 必须进行以下设置 初始化CAPFIFOx x A或B 清除相应的状态位 设置所有的通用定时器的工作模式 若需要 设置相关的定时器比较寄存器或周期寄存器 设置捕获控制寄存器CAPCONx 捕获单元工作