第6章事件管理器.ppt

山东大学控制学院张东亮,1,6.1事件管理器功能概述,通用定时器GPT(GeneralPurposeTimer)比较单元与PWM(PulseWidthModulation)电路捕获单元（Capture）正交脉冲编码电路QEP(QuadratureEncoderPulse),281xDSP提供两个完全相同的事件管理器模块EVA/EVB。事件管理器非常适用于运动控制和电机领域。,山东大学控制学院张东亮,2,事件管理器模块接口框图,山东大学控制学院张东亮,3,事件管理器A功能框图,山东大学控制学院张东亮,4,EVAFunctionalBlockDiagram,山东大学控制学院张东亮,5,16PWMs6ComplimentaryPairs+4Independent+TripInputs+ProgrammableDead-Bands1016-bitCompares,4GeneralPurposeTimers6.67nSmaxPWMResolution2QuadratureEncoderInterfacewithIndexInput6CaptureInputsWithProgrammableResolution,ControlPeripherals(EVA+EVB),GPTimer1(CounterEVB:x=3,4)16位可读写的定时器计数器TxCNT16位可读写的定时器周期寄存器TxPR16位可读写的定时器比较寄存器TxCMPR16位可读写的定时器控制寄存器TxCON,山东大学控制学院张东亮,7,通用定时器GPT框图,山东大学控制学院张东亮,8,全局通用定时器控制寄存器GPTCONA/B,D15，12-11，5-4:ReservedD14:T2STAT定时器2的状态。0：减计数D13:T1STATD10-9:T2TOADC定时器2启动AD转换事件D8-7:T1TOADCD6:TCOMOE比较输出允许D3-2:T2PIN定时器2比较输出极性D1-0:T1PIN,山东大学控制学院张东亮,9,单个通用定时器控制寄存器TxCON,D15-14:Free,Soft仿真控制位D13:ReservedD12-11:TMOD1,TMODE0计数模式选择D10-8:TPS2-TPS0输入时钟预定标系数D6:TENBLE定时器2，4周期寄存器选择位D5-4:TCLKS1,TCLKS0时钟源选择D3-2:TCLD1,TCLD0定时器比较寄存器的重载条件D1:TECMPR定时器比较使能位D0:SELT1PR周期寄存器选择,山东大学控制学院张东亮,10,通用定时器的四种工作模式,停止/保持模式连续增计数模式定向增/减模式连续增/减模式,山东大学控制学院张东亮,11,通用定时器连续增计数模式,山东大学控制学院张东亮,12,通用定时器定向增/减计数模式,山东大学控制学院张东亮,13,通用定时器连续增/减计数模式,山东大学控制学院张东亮,14,通用定时器：连续增/减模式,山东大学控制学院张东亮,15,通用定时器增计数模式下的比较/PWM输出GPTimerCompare/PWMOutputinUp/DownCountingModes,山东大学控制学院张东亮,16,通用定时器增减计数模式下的比较/PWM输出,山东大学控制学院张东亮,17,/例，利用GP定时器1在GPIOF8引脚上产生周期为0.4s方波，/令一个LED闪烁/XCLKIN=30MHz,SYSCLKOUT=150MHz#includeDSP28_Device.hinterruptvoideva_timer1_isr(void);voidEVA_Timer1()EvaRegs.GPTCONA.all=0;/初始化EVATimer1EvaRegs.T1PR=0 x9895;/定时周期为5.12us*(T1PR+1)=0.2sEvaRegs.EVAIMRA.bit.T1PINT=1;/使能定时器1的周期中断EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT=1;/写1清除定时器1的周期中断标志EvaRegs.T1CNT=0 x0000;EvaRegs.T1CON.all=0 x1740;/连续增计数，128分频，打开定时器,山东大学控制学院张东亮,18,voidmain(void)InitSysCtrl();/初始化系统控制寄存器,时钟频率150MHzEALLOW;SysCtrlRegs.HISPCP.all=0 x0003;/高速时钟的工作频率25MHzEDIS;DINT;/关闭总中断，清除中断标志IER=0 x0000;/关闭外围中断IFR=0 x0000;/清中断标志InitPieCtrl();/初始化PIE控制寄存器InitPieVectTable();EVA_Timer1();EALLOW;GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.MCLKXA_GPIOF8=0;/把GPIOF8设置为一般I/O口，输出GpioMuxRegs.GPFDIR.bit.GPIOF8=1;,山东大学控制学院张东亮,19,PieVectTable.T1PINT=,山东大学控制学院张东亮,20,interruptvoideva_timer1_isr(void)GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF8=1;/产生方波EvaRegs.EVAIMRA.bit.T1PINT=1;/使能定时器1的周期中断EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT=1;/写1清除定时器1的周期中断标志PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP2;/清零PIEACK中的第2组中断对应位,山东大学控制学院张东亮,21,6.3比较单元与PWM电路,比较单元框图,山东大学控制学院张东亮,22,比较单元框图,山东大学控制学院张东亮,23,比较单元与PWM发生器,每个事件管理器有三个全比较单元。每个比较单元都有两个相关的PWM输出。比较单元的时基由通用定时器提供。每个事件管理器模块的比较单元包括：三个16位的比较器（EVA:CMPR1,2,3);一个16位的比较控制寄存器（COMCONA);一个16位的比较方式寄存器（ACTRA)6个比较/PWM输出引脚(EVA:PWMy,y=1-6),山东大学控制学院张东亮,24,比较控制寄存器A:COMCONA,D15:CENABLE比较使能位D14-13:CLD1/CLD0比较寄存器重载条件D12:SVENABLE空间矢量PWM模式位D11-10:ACTRLD1/ACTRLD0方式控制寄存器重载条件D9:FCOMPOE比较输出使能位D8:PDPINTASTATUS当前PDPINT引脚的状态D7-0:保留位,山东大学控制学院张东亮,25,比较方式寄存器:ACTRA,D15:SVDIR空间矢量PWM旋转方向位D14-12:D2-D0基本的空间矢量位D11-10:CMP6ACT1/0引脚PWM6的比较输出方式选择位。00-强制低，01-低有效，10-高有效，11-强制高D9-8:CMP5ACT1/0D7-6:CMP4ACT1/0D5-4:CMP3ACT1/0D3-2:CMP2ACT1/0D1-0:CMP1ACT1/0,山东大学控制学院张东亮,26,PWM电路,PWM电路框图,山东大学控制学院张东亮,27,死区单元框图,山东大学控制学院张东亮,28,输出逻辑框图,山东大学控制学院张东亮,29,非对称PWM波形的产生,山东大学控制学院张东亮,30,比较单元与PWM发生器,对称PWM波形的产生,山东大学控制学院张东亮,31,/例，利用GP定时器1的比较器在产生一路PWM波，外设时钟25M/同时用全比较器产生3对PWM波，GP定时器1作全比较单元时基#includeDSP281x_Device.hvoidEVA_PWM()EvaRegs.EXTCON.bit.INDCOE=1;/单独使能比较输出模式EvaRegs.ACTRA.all=0 x0aaa;/空间矢量不动作EvaRegs.DBTCONA.all=0 x08ec;/死区定时器启动EvaRegs.CMPR1=0 x0006;EvaRegs.CMPR2=0 x0005;EvaRegs.CMPR3=0 x0004;EvaRegs.COMCONA.all=0 xa4e0;/空间向量禁止，全比较使能，陷阱禁止,山东大学控制学院张东亮,32,voidEVA_Timer1()EvaRegs.EXTCON.bit.INDCOE=1;/单独使能比较输出模式EvaRegs.GPTCONA.all=0 x0012;/GP定时器1比较输出低有效EvaRegs.T1PR=0 x0013;/定时周期为5.12us*(T1PR+1)EvaRegs.T1CMPR=0 x0003;/GP定时器的比较寄存器EvaRegs.T1CNT=0 x0000;/定时器初值EvaRegs.T1CON.all=0 x1742;/连续增计数，128分频，使能比较，打开定时器voidIOinit()EALLOW;/将GPIOA配置为外设口GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0 xffff;EDIS;,山东大学控制学院张东亮,33,voidmain(void)InitSysCtrl();/初始化系统控制寄存器,时钟频率150MEALLOW;SysCtrlRegs.HISPCP.all=0 x0003;/高速时钟的工作频率25MEDIS;DINT;/关闭总中断，清除中断标志IER=0 x0000;/关闭外围中断IFR=0 x0000;/清中断标志IOinit();EVA_PWM();EVA_Timer1();for(;);,山东大学控制学院张东亮,34,三相逆变桥原理图,6.4空间矢量PWM,山东大学控制学院张东亮,35,6.5捕获单元,捕获单元用于捕获输入引脚电平的变化并记录其发生变化的时间。每个事件管理器有3个捕获单元。每个捕获单元有一个与之对应的捕获输入引脚。为了使捕获单元正常工作，应设置如下寄存器:1)初始化捕获单元FIFO堆栈CAPFIFOx,并将适当的状态位清零。2）初始化TxCON以设置所选择的通用定时器的一种操作模式。3）如果希望得到比较和周期中断，则应设置相应的通用定时器的比较器TxCMP和周期寄存器TxPR。4)设置捕获控制器CAPCON。,山东大学控制学院张东亮,36,捕获单元框图,山东大学控制学院张东亮,37,捕获单元框图,山东大学控制学院张东亮,38,使用实例在永磁同步电机控制系统中，捕获操作可用于增量式位置编码器Z脉冲的捕获。Z脉冲即零位脉冲，其到来的瞬间，电机转子d轴位置正好与A相绕组的轴线位置重合，即位置角正好为0。此时正交编码计数器的值(记录的是来自电机的增量式编码器的位置信号)，即为零位位置值，被采样进CAP的FIFO中，可以读出。Z脉冲信号一般用捕获口CAP3来捕获。在使用捕获单元时可以采用查询法和中断法。下面是使用查询法采样零位位置的程序实例。,山东大学控制学院张东亮,39,voidmain(void)if(EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP3FIFO=1)/如果有Z脉冲Zero_kCAP3=EvaRegs.CAP3FIFO;/将FIFO中的零位数据读到Zero_kCAP3中if(EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP3FIFO=1)/如果有两次脉冲Zero_kCAP3=EvaRegs.CAP3FIFO;/第二次读,这样Zero_kCAP3总是记录最新值EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP3FIFO=0；/清捕获状态,山东大学控制学院张东亮,40,在上述程序中，只要来了第一个Z脉冲(此时定时器时基值自动打入CAP3FIFO顶层寄存器中)，捕获FIFO状态寄存器A中的状态位CAP3FIFO就变1，此时可读出时基值(即零位位置)，读出后状态位CAP3FIFO会自动变0。如果不变0，表明在此期间已经捕获了两次(或更多)的计数值，则可以进行第二次读操作，将最新的捕获值读出。作为对比，下例给出了中断法采样程序。为了在第一个Z脉冲到来时就捕捉到，可在初始化程序中人为地先令EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP3FIFO=1，通知CAP3单元在顶层FIFO中已经有了一个采样值(实际上是虚假的采样值)，这样在第一个Z脉冲来时，状态位CAP3FIFO就变为2，可以进入中断。进入中断后，读出的第一个值是假的，必须读第二次才能读出底层寄存器中的正确值。,山东大学控制学院张东亮,41,voidCap3int_isr(void)Zero_kCAP3=EvaRegs.CAP3FIFO；/第一次采样值是假的，必须采样第二次Zero_kCAP3=EvaRegs.CAP3FIFO；/第一次采样后，底层寄存器的值自动载人顶层EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP3FIFO=1；/仍令CAP3FIFO为1，保证下次跳变即中断EvaRegs.EVAIFRC.bit.CAP3INT=1；/清中断悬挂PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3；return;,山东大学控制学院张东亮,42,虽然两种方法都可使用，但建议在实践中采用查询法而不是中断法。原因如下：在Z脉冲上升沿(或下降沿)瞬间，当前的时基(例如计数器T2)值被自动锁存进FIFO中，不需要在此瞬间进人中断程序记录该值。第二个Z脉冲到来时才能产生中断，所以要做额外处理。查询法可以在第一个Z脉冲到来时作出反应。一般来讲一个程序中的中断越少越好，中断太多有可能出现一些难以预测的问题。,山东大学控制学院张东亮,43,/例，用CAP2对脉冲的上升沿进行捕获，再计算脉冲宽度#includeDSP28_Device.hUint16temp;voidCAP2init()EvaRegs.GPTCONA.all=0 x0000;EvaRegs.CAP2FBOT=0 x0000;EvaRegs.CAP2FIFO=0 x0000;EvaRegs.CAPFIFO.all=0 x0000;EvaRegs.T1PR=0 xffff;EvaRegs.T1CNT=0 x0000;EvaRegs.CAPCON.all=0 x0210;/捕获单元2为检测上升沿，选择Timer1为时钟EvaRegs.T1CON.all=0 xf74c;/Timer1为连续增,预分频系数为128,山东大学控制学院张东亮,44,voidIOinit()EALLOW;GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.CAP2Q2_GPIOA9=1;/使能CAP2引脚EDIS;,山东大学控制学院张东亮,45,main(void)InitSysCtrl();/系统初始化DINT;/禁止和清除所有CPU中断IER=0 x0000;IFR=0 x0000;IOinit();CAP2init();EvaRegs.T1CNT=0 x0000;EvaRegs.CAPCON.bit.CAPQEPN=1;while(1)if(EvaRegs.CAPFIFO.bit.CAP2FIFO)=2)temp=EvaRegs.CAP2FBOT-EvaRegs.CAP2FIFO;,山东大学控制学院张东亮,46,6.6正交脉冲编码QEP电路,正交编码脉冲（QEP:QuadratureEncoderPulse)是两个频率相同且正交（相位差90度即1/4个周期）的脉冲。在许多运动控制系统中，需要正反两个方向的运动，为了对位置、速度进行控制，必须检测出当前运动的方向、位置、速度等。EVA、EVB各有一个QEP电路。内部有4倍频电路。,山东大学控制学院张东亮,47,正交脉冲编码电路QEP框图EVA/EVB,山东大学控制学院张东亮,48,正交脉冲编码和经过解码的定时器时钟和方向,山东大学控制学院张东亮,49,事件管理器中断分为三组：A,B,C，每组分配一个中断。每组中断皆有多个中断源。,6.7事件管理器的中断,山东大学控制学院张东亮,50,山东大学控制学院张东亮,51,山东大学控制学院张东亮,52,6.8事件管理器的寄存器,定时器1计数寄存器：T1CNT。定时器1比较寄存器：T1CMPR。定时器1周期寄存器：T1PR。定时器2计数寄存器：T2CNT。定时器2比较寄存器：T2CMPR。定时器2周期寄存器：T2PR。定时器3计数寄存器：T3CNT。定时器3比较寄存器：T3CMPR。定时器3周期寄存器：T3PR。,山东大学控制学院张东亮,53,定时器4计数寄存器：T4CNT。定时器4比较寄存器：T4CMPR。定时器4周期寄存器：T4PR。定时器1控制寄存器：T1CON。定时器2控制寄存器：T2CON。定时器3控制寄存器：T3CON。定时器4控制寄存器：T4CON。,山东大学控制学院张东亮,54,全局通用定时器控制寄存器A：GPTCONA。全局通用定时器控制寄存器B：GPTCONB。比较控制寄存器A：COMCONA。比较控制寄存器B：COMCONB。比较方式控制寄存器A：ACTRA。比较方式控制寄存器B：ACTRB。捕获单元控制寄存器A：CAPCONA。捕获单元控制寄存器B：CAPCONB。捕获单元FIFO状态寄存器A：CAPFIFOA。捕获单元FIFO状态寄存器B：CAPFIFOB。死区控制寄存器A：DBTCONA。死区控制寄存器B：DBTCONB。,山东大学控制学院张东亮,55,EVA中断标志寄存器A：EVAIFA。EVA中断标志寄存器B：EVAIFB。EVA中断标志寄存器C：EVAIFC。EVA中断屏蔽寄存器A：EVAIMA。EVA中断屏蔽寄存器B：EVAIMB。EVA中断屏蔽寄存器C：EVAIMC。EVB中断屏蔽寄存器A：EVBIMA。EVB中断标志寄存器B：EVBIFB。EVB中断标志寄存器C：EVBIFC。EVB中断屏蔽寄存器A：EVBIMA。EVB中断屏蔽寄存器B：EVBIMB。EVB中断屏蔽寄存器C：EVBIMC。EV扩展控制寄存器A:EXTCONAEV扩展控制寄存器B:EXTCONB,山东大学控制学院张东亮,56,定时器x控制寄存器：TxCON,D15-14:Free,Soft仿真控制位D13:ReservedD12-11:TMOD1,TMODE0计数模式选择D10-8:TPS2-TPS0输入时钟预定标系数D6:TENBLE定时器2，4周期寄存器选择位D5-4:TCLKS1,TCLKS0时钟源选择D3-2:TCLD1,TCLD0定时器比较寄存器的重载条件D1:TECMPR定时器比较使能位D0:SELT1PR周期寄存器选择,山东大学控制学院张东亮,57,全局通用定时器控制寄存器A(GPTimerControlRegisterA),D15:ReservedD14:T2STAT定时器2的状态。0：减计数D13:T1STATD10-9:T2TOADC定时器2启动AD转换事件D8-7:T1TOADCD6:TCOMOE比较输出允许D3-2:T2PIN定