c2000的事件管理器.ppt

1、1,DSP原理及其应用技术,第八讲 事件管理器及其应用,8.1 事件管理器功能概述 8.2 通用定时器 8.3 PWM电路 8.4 捕获单元 8.5 正交脉冲编码电路 8.6 事件管理器中断,光电编码器,霍尔传感器,功率放大器,电流传感器,2,8.1 事件管理器功能概述,C2000系列DSP与其它系列DSP的主要区别体现在功能强大的事件管理器模块； 事件管理器模块提供了强大的控制功能(PWM) ，特别适于运动控制和电机控制等领域； F2812具有两个外设相同的事件管理器模块EVA、EVB，可实现多轴运动控制； 每个事件管理器包括通用定时器、比较器和PWM单元、捕获单元（CAP）与正交脉冲编码电

2、路（QEP）； 在电机控制应用中，每个事件管理器可以实现三相永磁同步电机、直流无刷电机、异步电机及直流有刷电机的控制。,3,事件管理器中的模块与信号,4,8.2 通用定时器,每个事件管理器有两个16位的通用定时器 其中EVAGPT1 2）配置 GPTCONA/B寄存器，设定PWM输出的极性 3）设置TxCON，确定计数模式和时钟源，启动PWM输出； 4）将所需的PWM脉冲宽度（占空比）装载到TxCMPR. 对于连续递增计数方式，将所需PWM周期除以定时器输入时钟的周期，然后减1即得到TxPR；对于对于连续递增/递减计数方式，将所需PWM周期除以2倍的定时器输入时钟周期即得到TxPR 。,例如：

3、若HSPCLK=75MHz, 定时器 时钟不分频, 要产生20kHz的PWM波形，则连续递增计数方式下TxPR=75M/20k-1=3749, 连续递增/递减计数方式下TxPR=75M/20k/2=1875。,17,PWM电路具有如下特点： 每个事件管理器可产生8路PWM信号，其中3对PWM信号由比较单元产生（死区可编程），2路由通用定时器产生； 可设置的最小死区、最小脉冲宽度为一个CPU时钟； PWM的最高分辨率为16位； 可快速改变PWM的载波频率和脉宽（双缓冲结构）； 功率驱动保护中断PDINTx可以直接屏蔽PWM输出； 能够产生可编程的对称、非对称和空间矢量PWM波形； 比较寄存器和周

4、期寄存器可自动加载，减少CPU开销。,8.3 PWM电路,18,8.3.1 PWM电路与比较单元,EVA模块的PWM电路包括以下功能单元： 对称/非对称波形发生器（与通用定时器相似） 可编程的死区单元(DBU) 输出逻辑控制 空间矢量PWM状态机,提示：这些集成的PWM电路尤其适于电机控制和运动控制等应用领域，从而可以简化硬件电路并减少CPU的开销。,EVA模块的PWM波形产生由以下寄存器设定：T1CON、COMCONA、ACTRA和DBTCONA。,19,PWM电路框图,D12:11计数模式,00停止/保持 01连续增/减计数 10连续增计数 11定向增/减计数,D12,0禁止空间矢量PWM

5、 1使能空间矢量PWM,空间矢量PWM的设置：1）方向；2）矢量位,00强制低 01有效低 10有效高 11强制高,D11:0,D9 完全比较输出使能,0PWM1-6为高阻状态 1使能 PWM各路输出,20,可编程死区单元,每个事件管理器模块都有一个死区控制单元，死区单元的输入为来自比较单元的信号PHx（x=1,2,3），对于每个输入产生两个输出信号DTPHx和DTPHx_； 当死区控制使能时，这两个输出信号的跳变沿被一段称作死区的时间间隔分开，这个时间段由DBTCONx来设定。,提示：设置死区的目的在于防止每个比较单元对应的两路PWM信号同时打开被控功率桥的上下臂形成直通状态导致短路。,21

6、,8.3.2 PWM波形的产生,PWM信号是一系列幅值/频率固定、宽度可变的脉冲序列； PWM（载波）频率 f 和PWM周期 T: f = 1/T； 每个载波周期PWM信号的脉冲宽度（占空比）根据调制信号的幅值确定。,提示：通常调制信号的频率通常远低于载波频率。,22,8.3.3 采用事件管理器产生PWM,每个EV模块中，有3对死区和极性可编程的PWM输出引脚PWM1-6或PWM7-12，这6个特定的PWM输出可用于控制三相交流感应电机、永磁同步电机和直流无刷电机等； 与通用定时器产生的PWM输出相比，PWM电路除了可以产生对称、非对称PWM波形外，三个比较单元结合使用还可以产生三相对称的空间

7、矢量PWM输出。,23,比较单元框图,死区控制寄存器 DBTCONA,比较控制寄存器 COMCONA,T1PR& T1CON,比较方式控制寄存器 ACTRA,CMPRx,T1CNT,需要配置的寄存器包括（对于EVA） ： COMCONA、 CMPRx、T1PR、 T1CON 、 ACTRA、DBTCONA 。 程序执行过程不断刷新CMPRx可以改变6路PWM输出的占空比。,24,非对称PWM波形产生,PWM脉冲不是关于PWM周期中心对称，脉冲宽度只能从脉冲的一侧开始变化； 同样，定时器设定为连续递增计数模式； 所有PWM输出引脚受同一个死区值控制。,100,25,对称PWM波形产生,PWM脉冲

8、关于PWM周期中心对称； 同样，定时器设定为连续递增/递减计数模式； 当采用正弦波调制时，采用对称PWM波形有助于减小交流电机中相电流的谐波分量。,26,8.4 捕获单元,捕获单元概述 EVA和EVB各有3个捕获单元用于捕获外部引脚上的电平跳变，分别对应输入引脚CAP1CAP3和CAP4CAP6，每个捕获单元有一个可屏蔽的中断标志位和一个两级深的FIFO推栈； EVA可以选择定时器1/2（EVB选择定时器3/4）作为时间基准； 用户可设定的跳变检测（上升沿、下降沿、上升和下降沿）。 捕获单元的操作： 1）捕获单元能够捕获外部引脚的跳变(上升沿/下降沿)，当检测到特定的跳变时，定时器的值将被捕获

9、并存入到一个两级深的FIFO推栈中，捕获FIFO状态寄存器CAPFIFOA/B相应的位就进行调整，以反映FIFO堆栈的状态； 2）如果有一个或多个有效的捕获值存到FIFO中，将会使相应的中断标志位置位；如果中断未被屏蔽，将产生一个外设中断申请。,CAP1FIFO 0 x7423,CAP1FBOT 0 x7427,27,捕获单元的应用,BLDC电机的换向 1）检测转子磁极的位置，设为IO模式，直接读取引脚电平； 2）可采用中断或查询方式。 BLDC电机的速度检测 通过检测霍尔信号的脉冲宽度，结合电机极对数n来计算转速。,=360/(6n),t=t2-t1=KpTclk,=/t,n=1,28,每个

10、事件管理器模块都有一个正交脉冲编码（QEP）电路； QEP输入引脚与捕获单元共用，如果QEP电路被使能，可以对CAP1/QEP1和CAP2/QEP2（对于EVA）引脚上的正交脉冲进行编码和计数 ，此时捕获功能被禁止；,8.5 正交脉冲编码电路,QEP电路的输入脉冲经过4倍频和辨向作为定时器的2/4的时钟源和方向控制信号，此时定时器必须工作在定向增/减计数模式，预定标参数恒为1，且定时器的外部输入引脚（TDIRA/B、TCLKINA/B）不起作用。,29,QEP编码脉冲和处理,正交编码脉冲是两个频率可变，相位相差90的脉冲序列； 如果QEP1的脉冲输入超前QEP2，则定时器进行递增计数；反之，则

11、进行递减计数； QEP电路对输入脉冲的上升沿和下降沿均进行计数，因此QEP电路对输入脉冲进行四倍频。,减计数,加计数,30,BLDC电机控制系统原理框图,CH B,CH A,HA C,HA B,HA A,PH C,PH B,PH A,差分,三相PWM功率放大 换向逻辑 电流传感器,位移 速度 加速度 设定,直流 无刷电机,位置环 控制器,速度环 控制器,电流环 控制器,上位机,DSP系统,QEP,SCI CAN,ADC,PWM,CAP,31,8.6 事件管理器中断,每个事件管理器的中断模块均分为三组，每组都有相应的中断标志寄存器和中断使能寄存器，见下表； 当EV模块中有中断产生时，中断标志寄存

12、器中的中断标志置位为1，如果该中断未被屏蔽（EVAIMRx中相应位被置1），PIE将产生一个外设中断； 外设中断寄存器中的中断标志必须在ISR中通过软件清除，否则将导致随后产生相同中断时无法发出中断请求。,32,事件管理器A的中断,33,事件管理器功能概述： 1）两个定时器：为PWM、CAP、QEP电路提供事件基准；2）PWM电路：提供八路（六路死区可编程）PWM信号； 3）捕获单元：实现BLDC电机的电子换向和速度测量； 4）QEP电路：实现和正交脉冲编码器的接口。,第八讲 内容总结,光电编码器,霍尔传感器,功率放大器,电流传感器,34,思考题,1、PWM功率放大器与线性功率放大器相比有何优

13、点？ 2、事件管理器中的通用定时器与CPU通用定时器相比有何特点？ 3、对于直流无刷电机，分别简述采用正交脉冲编码器和通过检测磁极位置的霍尔传感器测量电机转速的方法。,35,今后的课程安排,1、课堂教学本次课后结束，实验预计到第11或12周结束； 2、课程设计报告的考查初步定于第14周周五（5月30日）上午8:00-11:30，地点在4101房间，将提前一周在网络学堂上通知报告排序； 3、欢迎同学们对课堂教学和实验内容提出宝贵建议。,36,事件管理器功能框图,重点内容,37,通用定时器框图,全局控制寄存器GPTCONA/B确定通用定时器实现具体任务时需要采取的操作方式，并确定定时器的计数方向。

14、,定时器2/4可以使用定时器1/3的周期寄存器，反过来不可以。,38,通用定时器控制寄存器,T2STAT/T1STAT定时器的状态：0递减计数，1递增计数 T2CTRIPE/T1CTRIPETxCTRIP使能（当EXTCON01时有效） 0屏蔽TxCTRIP，1使能TxCTRIP T2TOADC/T1TOADCTx启动ADC：00无事件启动，01下溢中断启动， 10周期中断启动，11比较中断启动ADC T2CMPOE/T1CMPOE比较输出使能（当EXTCON01时有效） : 0比较输出高阻，1由定时器触发驱动 T2PIN/T1PIN定时器比较输出极性选择： 00强制低，01低有效，10高有效

15、，11强制高,39,定时器控制寄存器TxCON,Free，Soft仿真控制位，缺省值为00 TMODE1-0计数模式: 00-保持, 01-连续增/减, 10-连续增计数, 11-定向增/减计数 TPS2-TPS0输入时钟预定标参数：HSPCLK/2(TPS2TPS0)， 0128 T2SWT1/T4WST3T2/T4的使能选择:0自己的使能位，1使用T1/T3的使能位 TENABLE定时器使能位：0停止定时器工作，1使能定时器工作 TCLKS1-0时钟源选择：00内部(HSPCLK)，01外部(TCLKIN)，11QEP电路 TCLD1-0比较寄存器装载条件：00计数值为0，01等于0或Tx

16、PR，10立即 TECMPR定时器比较使能：0禁止定时器比较操作，1使能定时器比较操作 SELT1PR/SELT3PR周期寄存器选择：0使用自己的PR，1使用T1PR或T3PR,40,定时器比较寄存器,T1CMPR：保存定时器的计数比较值,比较寄存器中的值用于不断地与定时器的计数值比较。当比较匹配时（TxCNT=TxCMPR），将产生下列事件： 根据GPTCONA/B中设置的模式，比较输出引脚将产生跳变 相应的中断标志置位，同时可设置GPTCON启动A/D转换器 如果中断未被屏蔽，则产生一个外设中断申请 通过设置TxCON1中的使能位，可以使能或禁止比较操作,41,定时器周期计数器,TxPR定

17、时器x计数的周期值,通用定时器的周期寄存器内存放的值决定了定时器的周期。当周期寄存器的值与计数器值相等时，根据定时器的工作模式，计数器或复位为0，或递减计数。,42,死区定时器控制寄存器,DBT30死区定时器周期(m=015)，减计数 EDBT31死区定时器使能，分别对应PWM5&6、 PWM3&4、 PWM2&1 0屏蔽，1使能 DBTPS20死区定时器预定标控制位(101-111相同)：x/2p=x/(132),死区时间=1/HSPCLKm2p 其中HSPCLK=SYSCLKOUT/(114) 取HSPCLK37.5MHz，则死区时间0，12.8s,43,7.3.4 空间矢量PWM,空间矢

18、量PWM是实现三相功率逆变器的6个功率管控制的一种方法，其优点在于能够保证三相交流电机的绕组中产生较小的电路谐波； 与正弦波调制相比，能够提高电源的利用率； 广泛应用于控制三相感应电机、永磁同步电机等实现全数字的交流伺服/驱动系统。,建议： 结合第11章内容自学。,44,7.4 捕获单元,7.4.1 捕获单元概述 EVA和EVB各有3个捕获单元用于捕获外部引脚上的电平跳变，分别对应输入引脚CAP1CAP3和CAP4CAP6，每个捕获单元有一个可屏蔽的中断标志位和一个两级深的FIFO推栈 EVA可以选择定时器1/2（EVB选择定时器3/4）作为时间基准 复位时所有捕获单元的寄存器被清零 捕获单元

19、操作： 1）捕获单元能够捕获外部引脚的跳变(上升沿/下降沿)，当检测到特定的跳变时，定时器的值将被捕获并存入到一个两级深的FIFO推栈中，捕获FIFO状态寄存器CAPFIFOA/B相应的位就进行调整，以反映FIFO堆栈的状态； 2）如果有一个或多个有效的捕获值存到FIFO中，将会使相应的中断标志位置位；如果中断未被屏蔽，将产生一个外设中断申请。,45,捕获单元框图,0选择定时器2 1选择定时器1,00禁止CAP1&2 01使能CAP1&2,0禁止CAP3 1使能CAP3,D12,D14:13,D10CAP3 D9CAP1&2,00不检测 01检测上升沿 10检测下降沿 11检测两个边沿,0寄存

20、器清零 1无操作,D8,D7:6CAP1,D5:4CAP2,D3:2CAP3,Capture Control RegisterCAPCONA,D15,0无操作 1CAP3中断置位 时启动ADC,T2CNT,T1CNT,46,捕获单元FIFO,捕获单元的两级FIFO堆栈：顶部堆栈CAPxFIFO与底部堆栈CAPxFBOT 顶部堆栈寄存器为只读，存放捕获单元捕获到的最早计数值 当读取CAPxFIFO中的计数值时， CAPxFBOT自动载入CAPxFIFO 第一次捕获：当输入引脚电平出现跳变时，捕获单元奖定时器的计数值写入到CAPxFIFO，同时相应的状态位置为01。如果在下一次捕获之前读取了FIFO堆栈，则FIFO状态位被复位为00。 第二次捕获：如果前一次捕获计数值被读取前产生了另一次捕获，则新的计数值送至CAPxFBOT，相应的状态位置为10，同时中断标志置位。如果中断未被屏蔽，则产生一个外设中断请求。 第三次捕获：如果捕获发生时，FIFO堆栈已有两个计数值，则CAPxFIFO中的计数值将被丢弃，而CAPxFBOT自动载入CAPxFIFO，新的计数值送入CAPxFBOT，相应的状态位置为11，表面有捕获计数值被丢弃。同时中断标志置位，如果中断未被屏蔽，则产生一个外设中断请求。,47,捕获单元的设置,为使捕获单元能够正