8第八章 电机驱动模块Word下载.docx
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直流电机的正转，反转，调速，停止（刹车与滑行），电流电机的测速
资源准备
等效原理图及电路分析
如上图所示，直流电机的驱动程序需要液晶、滚轮、Tiva的PWM输出、定时器等多个模块的共同配合完成。
其中液晶用于显示电机转数、滚轮用来调节PWM的占空比从而控制电机的转速、PWM输出用于驱动直流电机旋转、而定时器则是用来检测电机的旋转数度。
关键代码分析
PWM驱动信号的初始化
/********************************************************************
*初始化PWM获取一路脉宽调制信号
*————————|
//|
*M4PB4|-->
M0PWM2---------Channel1
//________|
********************************************************************/
#definePERIOD_TIME12500/60//20KHz//DC_motor
//60KHzDCSource
//定义最大最小周期时间频率在200~1000之间
#defineMAX_PERIODPERIOD_TIME*90/100
#defineMIN_PERIODPERIOD_TIME*12/100
voidInit_PWM（）
{
//设置PWM时钟和系统时钟一致
SysCtlPWMClockSet（SYSCTL_PWMDIV_1）;
//使能PWM外设
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_PWM0）;
//使能外设端口
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOB）;
//设置对应管脚的PWM信号功能
GPIOPinConfigure（GPIO_PB4_M0PWM2）;
//设置PWM信号端口
GPIOPinTypePWM（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_4）;
//PWM生成器配置
PWMGenConfigure（PWM0_BASE,PWM_GEN_1,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC）;
//设置PWM信号周期
PWMGenPeriodSet（PWM0_BASE,PWM_GEN_1,PERIOD_TIME）;
//设置PWM信号占空比
PWMPulseWidthSet（PWM0_BASE,PWM_OUT_2,PERIOD_TIME/10）;
//使能PWM输出端口
PWMOutputState（PWM0_BASE,PWM_OUT_2_BIT,true）;
//使能PWM生成器
PWMGenEnable（PWM0_BASE,PWM_GEN_1）;
//使能PWm生成器模块的及时功能.
PWMSyncTimeBase（PWM0_BASE,PWM_GEN_1）;
}
定时器Timer3初始化
*@brief初始化Timer3A为边沿触发减计数中断。
PB2作为外部中断源获取中断信号。
*捕获采用统计两路光耦信号之间的时间差来折算电机叶轮旋转数度
*@paramnull
*@returnnull
********************************************************************/
voidInit_Timer（）
//启用Timer4模块
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_TIMER3）;
//启用GPIO_M作为脉冲捕捉脚
//配置GPIO脚为使用Timer4捕捉模式
GPIOPinConfigure（GPIO_PB2_T3CCP0）;
GPIOPinTypeTimer（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_2）;
//为管脚配置弱上拉模式
GPIOPadConfigSet（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_2,GPIO_STRENGTH_2MA,GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU）;
//配置使用Timer4的TimerA模块为边沿触发减计数模式
TimerConfigure（TIMER3_BASE,TIMER_CFG_SPLIT_PAIR|TIMER_CFG_A_CAP_COUNT）;
//使用下降沿触发
TimerControlEvent（TIMER3_BASE,TIMER_A,TIMER_EVENT_NEG_EDGE）;
//设置计数范围为0x4~0X0
TimerLoadSet（TIMER3_BASE,TIMER_A,0x4）;
TimerMatchSet（TIMER3_BASE,TIMER_A,0x0）;
//注册中断处理函数以响应触发事件
TimerIntRegister（TIMER3_BASE,TIMER_A,Timer3AIntHandler）;
//系统总中断开
IntMasterEnable（）;
//时钟中断允许，中断事件为Capture模式中边沿触发，计数到达预设值
TimerIntEnable（TIMER3_BASE,TIMER_CAPA_MATCH）;
//NVIC中允许定时器A模块中断
IntEnable（INT_TIMER3A）;
//启动捕捉模块
TimerEnable（TIMER3_BASE,TIMER_A）;
关于中断函数的初始化和调用参考第三章中按键中断的实现部分，这里不再重复说明。
初始化中的计算范围定在4~0，即四次边沿触发即响应中断函数。
是由于直流电机的叶轮上有四个对称的缺口，而在电机模块PCB中的光耦对管正好能捕获叶轮上的缺口产生一组信号。
这组信号通过PB2获得，并触发中断函数的响应。
*@brief光耦信号触发中断函数响应，通过主频和主频计数差值换算出电机的转速
*******************************************************************/
//记录前次和当前的系统计数值用于鉴别中断响应状况
uint32_told_tick,cur_tick=0;
//计算前后两次中断的时间间隔，用于计算电机叶轮的频率
uint32_ttick_delay=0;
//记录前次和当前的电机叶轮的频率
floatcur_frequency,old_frequency=0.0;
voidTimer3AIntHandler（void）
unsignedlongulstatus;
//读取中断标志位
ulstatus=TimerIntStatus（TIMER3_BASE,TIMER_CAPA_MATCH）;
if（ulstatus==TIMER_CAPA_MATCH）
//获取当前系统时钟值
cur_tick=ROM_SysTickValueGet（）;
//清除中断标志位
TimerIntClear（TIMER3_BASE,ulstatus）;
//因为减计数会自动停止，所以需要重新启用计数模块
//得到响应两次中断之间的系统时间计数差值
if（old_tick>
cur_tick）
tick_delay=old_tick-cur_tick;
//保留本次中断结束时的系统计数值，用于下次统计时间差的依据
old_tick=cur_tick;
}
得到了两次中断之间的系统计数值，变可以根据主频来换算出电机的运转频率，如下所示：
//系统主频除以两次中断的系统计数值=频率
cur_frequency=（1.0*TIVA_MAIN_FREQUENCY）/tick_delay;
剩下的只要通过LCD的驱动函数将换算得到的频率值显示在LCD即可。
数据测试与分析
E.步进电机的控制
双极永磁步进电机的转动控制，不同的通电控制方式可以产生不同的步距角（单拍和双拍）；
步进电机的反转
1、降低主频：
//系统时钟设置
SysCtlClockSet（SYSCTL_SYSDIV_64|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN|
SYSCTL_XTAL_16MHZ）;
由于步进电机的驱动PWM信号频率一般都在几十赫兹的水平上，而Tiva的常用工作频率在12.5MHz。
所以在使用计时器做PWM波的生成时，我们采用系统时钟分频的方式降低Tiva主频来产生频率较低的PWM波形。
2、四路PWM波的初始化：
*@brief初始化PWM获取四组脉宽调制信号用于步进电机的驱动
//TIVA|
*M4PB7|-->
M0PWM1---------Channel1
//M4PB4|-->
M0PWM2---------Channel2
*M4PF1|-->
M1PWM5---------Channel3
*M4PF2|-->
M1PWM6---------Channel4
#definePERIOD_TIME0x1FFFF
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_PWM1）;
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOF）;
GPIOPinConfigure（GPIO_PB7_M0PWM1）;
GPIOPinConfigure（GPIO_PF1_M1PWM5）;
GPIOPinConfigure（GPIO_PF2_M1PWM6）;
GPIOPinTypePWM（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_7）;
GPIOPinTypePWM（GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2）;
PWMGenConfigure（PWM0_BASE,PWM_GEN_0,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC）;
PWMGenConfigure（PWM1_BASE,PWM_GEN_2,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC）;
PWMGenConfigure（PWM1_BASE,PWM_GEN_3,PWM_GEN_MODE_UP_DOWN|PWM_GEN_MODE_NO_SYNC）;
PWMGenPeriodSet（PWM0_BASE,PWM_GEN_0,PERIOD_TIME）;
PWMGenPeriodSet（PWM1_BASE,PWM_GEN_2,PERIOD_TIME）;
PWMGenPeriodSet（PWM1_BASE,PWM_GEN_3,PERIOD_TIME）;
PWMPulseWidthSet（PWM0_BASE,PWM_OUT_1,PERIOD_TIME/2）;
PWMPulseWidthSet（PWM0_BASE,PWM_OUT_2,PERIOD_TIME/2）;
PWMPulseWidthSet（PWM1_BASE,PWM_OUT_5,PERIOD_TIME/4）;
PWMPulseWidthSet（PWM1_BASE,PWM_OUT_6,PERIOD_TIME/4）;
PWMOutputState（PWM0_BASE,PWM_OUT_1_BIT|PWM_OUT_2_BIT,true）;
PWMOutputState（PWM1_BASE,PWM_OUT_5_BIT|PWM_OUT_6_BIT,true）;
PWMGenEnable（PWM0_BASE,PWM_GEN_0）;
PWMGenEnable（PWM1_BASE,PWM_GEN_2）;
PWMGenEnable（PWM1_BASE,PWM_GEN_3）;
//延时同步四路PWM信号
PWMSyncTimeBase（PWM0_BASE,PWM_GEN_1_BIT）;
SysCtlDelay（（PERIOD_TIME/2））;
PWMSyncTimeBase（PWM0_BASE,PWM_GEN_0_BIT）;
SysCtlDelay（（PERIOD_TIME*7/8））;
PWMSyncTimeBase（PWM1_BASE,PWM_GEN_3_BIT）;
SysCtlDelay（（PERIOD_TIME/2））;
PWMSyncTimeBase（PWM1_BASE,PWM_GEN_2_BIT）;
完成了PWM的初始化后，步进电机便能转动了。
3、步进电机转速滚轮调节：
在程序的出循环中假如滚轮调节PWM周期的逻辑可调节电机的转动速度。
主要代码如下所示：
while
（1）
{
ADCProcessorTrigger（ADC_BASE,SequenceNum）;
//等待完成取样转换
while（!
ADCIntStatus（ADC_BASE,SequenceNum,false））
//清楚ADC中断标志位
ADCIntClear（ADC_BASE,SequenceNum）;
//读取ADC采样值
ADCSequenceDataGet（ADC_BASE,SequenceNum,pui32ADC0Value）;
//当前周期转化公式
cur_Period=MIN_PERIOD+（（MAX_PERIOD-MIN_PERIOD）*pui32ADC0Value[0]）/4096;
//记录ADC的变化率大小
uint32_ttemp=0;
if（cur_Period>
old_Period）
temp=cur_Period-old_Period;
}else{
temp=old_Period-cur_Period;
//ADC实现16级的有极变化，
if（temp>
0xFFF）
//调整周期
PWMGenPeriodSet（PWM0_BASE,PWM_GEN_0,cur_Period）;
PWMGenPeriodSet（PWM0_BASE,PWM_GEN_1,cur_Period）;
PWMGenPeriodSet（PWM1_BASE,PWM_GEN_2,cur_Period）;
PWMGenPeriodSet（PWM1_BASE,PWM_GEN_3,cur_Period）;
//调整占空比
PWMPulseWidthSet（PWM0_BASE,PWM_OUT_1,cur_Period/2）;
PWMPulseWidthSet（PWM0_BASE,PWM_OUT_2,cur_Period/2）;
PWMPulseWidthSet（PWM1_BASE,PWM_OUT_5,cur_Period/4）;
PWMPulseWidthSet（PWM1_BASE,PWM_OUT_6,cur_Period/4）;
//延时调整
SysCtlDelay（（cur_Period/2））;
SysCtlDelay（（cur_Period*7/8））;
SysCtlDelay（（cur_Period/2））;
//计算电机转数
speed=ROM_SysCtlClockGet（）/cur_Period;
old_Period=cur_Period;
F.高亮LED的驱动与电流检测
应用电机控制芯片内部的H桥式电路，辅以外围电流检测电路和单片机反馈控制可以形成一个数字电源。
应用这个电源组成一个高亮LED的驱动电路
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