哈工大教程7 事件管理器.pdf
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1、第7章事件管理器第7章事件管理器7.1 事件管理器模块7.1 事件管理器模块概述概述7.2 7.2 通用定时器通用定时器7.3 7.3 比较单元比较单元7.4 7.4 PWM电路PWM电路及PWM信号的产生7.5 空间向量PWM7.6 及PWM信号的产生7.5 空间向量PWM7.6 捕捉单元捕捉单元7.7 正交编码器脉冲电路(7.7 正交编码器脉冲电路(QEPQEP)7.8 事件管理器中断)7.8 事件管理器中断7.1 事件管理器模块概述7.1 事件管理器模块概述最重要、最复杂最重要、最复杂的模块的模块,可为,可为所有类型电机所有类型电机提供控制技术。提供控制技术。7.1.1 事件管理器结构7
2、.1.1 事件管理器结构LF2407A LF2407A 两个两个事件管理器模块:事件管理器模块:EVAEVA和和EVB。EVB。每个事件管理器模块包括每个事件管理器模块包括:两个:两个通用定时器(GP)、通用定时器(GP)、三个三个比较单元比较单元、三个、三个捕捉单元捕捉单元以及以及两个两个正交编码脉冲输入电路(QEP)正交编码脉冲输入电路(QEP)。EVA和EVB功能相同,只是名称不同。EVA和EVB功能相同,只是名称不同。通用定时器功能:通用定时器功能:具有具有计数定时计数定时功能,可以为各种应用功能,可以为各种应用提供时基提供时基,并可以,并可以产生比较输出/PWM信号。产生比较输出/P
3、WM信号。比较单元功能:比较单元功能:三个比较单元可以三个比较单元可以输出3组(6路)比较输出/PWM信号输出3组(6路)比较输出/PWM信号,且具有,且具有死区控制死区控制等功能。等功能。捕捉单元功能:捕捉单元功能:三个捕捉单元可以三个捕捉单元可以记录记录输入引脚上信号输入引脚上信号跳变的时刻跳变的时刻。QEP电路功能:QEP电路功能:具有直接具有直接连接光电编码器脉冲的能力连接光电编码器脉冲的能力,可获得,可获得旋转机械旋转机械的的速度速度和和方向方向等信息。等信息。事件管理器的事件管理器的特殊设计特殊设计,使得事件管理器既可以,使得事件管理器既可以实时控制电机实时控制电机(由PWM电路实
4、现),同时还可以(由PWM电路实现),同时还可以监视电机的运行状态监视电机的运行状态(由QEP电路实现)。(由QEP电路实现)。EVA结构框图如图7-1EVA结构框图如图7-1所示。所示。图7-1EVA结构图图7-1EVA结构图EV控制寄存器和控制逻辑控制寄存器和控制逻辑GP定时器定时器1比较比较捕捉单元捕捉单元SVPWM状态机状态机输出逻辑输出逻辑预定标预定标GP定时器定时器1输出逻辑输出逻辑全比较单元全比较单元MUXTDIRAT1CMP/T1PWMADC转换开始转换开始T1CON4,5死区带宽单元死区带宽单元QEP电路电路T1CON8,9,10TCLKINACLKOUTPWM1.PWM6G
5、P定时器定时器2比较比较输出逻辑输出逻辑预定标预定标GP定时器定时器2T2CMP/T2PWMT2CON4,5T2CON8,9,10TCLKINACLKOUTTDIRACAP3CAP1/QEP1CAP2/QEP2CAPCONA14,13DIRCLOCK7.1.2 事件管理器引脚7.1.2 事件管理器引脚事件管理器A和B的引脚描述见事件管理器A和B的引脚描述见表7-1(P83)表7-1(P83)。输入跳变脉冲宽度输入跳变脉冲宽度至少保持两个CPU时钟周期至少保持两个CPU时钟周期才能被识别。才能被识别。7.1.3 功率驱动保护中断7.1.3 功率驱动保护中断PDPINTx*可以PDPINTx*可以
6、用于向电动机的监视程序提供用于向电动机的监视程序提供过电压过电压、过电流过电流和和异常的温升异常的温升等异常信息等异常信息。为为功率变换功率变换和和电动机驱动电动机驱动等系统操作提供安全保证。等系统操作提供安全保证。如果PDPINTx*中断被允许,如果PDPINTx*中断被允许,则PDPINTx*引脚电平变低后,则PDPINTx*引脚电平变低后,则驱动所有PWM输出引脚为则驱动所有PWM输出引脚为高阻态高阻态,同时产生一个中断请求。,同时产生一个中断请求。复位时复位时,PDPINTx*中断,PDPINTx*中断被使能被使能。如果PDPINTx*中断被禁止,如果PDPINTx*中断被禁止,则驱动
7、PWM输出到高阻态的动作也被禁止。则驱动PWM输出到高阻态的动作也被禁止。表表7-1 事件管理器的事件管理器的引脚描述引脚描述事件管理器事件管理器A的引脚的引脚事件管理器事件管理器B的引脚的引脚引脚名称引脚名称描述描述引脚名称引脚名称描述描述CAP1/QEP1捕捉单元捕捉单元1输入,输入,QEP电路输入电路输入1CAP4/QEP3CAP4/QEP3捕捉单元4输入,QEP电路输入3捕捉单元4输入,QEP电路输入3CAP2/QEP2捕捉单元捕捉单元2输入,输入,QEP电路输入电路输入2CAP5/QEP4CAP5/QEP4捕捉单元5输入,QEP电路输入4捕捉单元5输入,QEP电路输入4CAP3捕捉单
8、元捕捉单元3输入输入CAP6CAP6捕捉单元6输入捕捉单元6输入PWM1比较单元比较单元1输出输出1PWM7PWM7比较单元4输出1比较单元4输出1PWM2比较单元比较单元1输出输出2PWM8PWM8比较单元4输出2比较单元4输出2PWM3比较单元比较单元2输出输出1PWM9PWM9比较单元5输出1比较单元5输出1PWM4比较单元比较单元2输出输出2PWM10PWM10比较单元5输出2比较单元5输出2PWM5比较单元比较单元3输出输出1PWM11PWM11比较单元6输出1比较单元6输出1PWM6比较单元比较单元3输出输出2PWM12PWM12比较单元6输出2比较单元6输出2T1CMP/T1PW
9、M定时器定时器1比较比较/PWM输出输出T3CMP/T3PWMT3CMP/T3PWM定时器3比较/PWM输出定时器3比较/PWM输出T2CMP/T2PWM定时器定时器2比较比较/PWM输出输出T4CMP/T4PWMT4CMP/T4PWM定时器4比较/PWM输出定时器4比较/PWM输出TCLKINAEVA定时器的外部时钟输入定时器的外部时钟输入TCLKINBTCLKINBEVB定时器的外部时钟输入EVB定时器的外部时钟输入TDIRAEVA定时器的计数方向输入定时器的计数方向输入TDIRBTDIRBEVB定时器的计数方向输入EVB定时器的计数方向输入7.1.4 EV寄存器及地址7.1.4 EV寄存
10、器及地址下面四个表列出EVA所有寄存器的地址,EVB的类似。下面四个表列出EVA所有寄存器的地址,EVB的类似。EVA定时器寄存器地址EVA定时器寄存器地址地址地址寄存器寄存器名称名称说明说明7400h7400hGPTCONAGPTCONA定时器控制寄存器定时器控制寄存器AEVA7401h7401hT1CNTT1CNT定时器定时器1的计数寄存器的计数寄存器7402h7402hT1CMPRT1CMPR定时器定时器1的比较寄存器的比较寄存器7403h7403hT1PRT1PR定时器定时器1的周期寄存器的周期寄存器7404h7404hT1CONT1CON定时器定时器1的控制寄存器的控制寄存器7405
11、h7405hT2CNTT2CNT定时器定时器2的计数寄存器的计数寄存器7406h7406hT2CMPRT2CMPR定时器定时器2的比较寄存器的比较寄存器7407h7407hT2PRT2PR定时器定时器2的周期寄存器的周期寄存器7408h7408hT2CONT2CON定时器定时器2的控制寄存器的控制寄存器定时器定时器2定时器定时器1EVA比较控制寄存器地址EVA比较控制寄存器地址地址寄存器名称地址寄存器名称7411hCOMCONA7411hCOMCONA比较控制寄存器A比较控制寄存器A7413hACTRA7413hACTRA比较动作控制寄存器A比较动作控制寄存器A7415hDBTCONA7415
12、hDBTCONA死区时间控制寄存器A死区时间控制寄存器A7417hCMPR17417hCMPR1比较寄存器1比较寄存器17418hCMPR27418hCMPR2比较寄存器2比较寄存器27419hCMPR37419hCMPR3比较寄存器3比较寄存器3EVA捕捉控制寄存器地址EVA捕捉控制寄存器地址地址地址寄存器寄存器名称名称7420h7420hCAPCONACAPCONA捕捉控制寄存器A捕捉控制寄存器A7422h7422hCAPFIFOACAPFIFOA捕捉FIFO状态寄存器A捕捉FIFO状态寄存器A7423h7423hCAP1FIFOCAP1FIFO两级深度的捕捉FIFO堆栈1两级深度的捕捉F
13、IFO堆栈17424h7424hCAP2FIFOCAP2FIFO两级深度的捕捉FIFO堆栈2两级深度的捕捉FIFO堆栈27425h7425hCAP3FIFOCAP3FIFO两级深度的捕捉FIFO堆栈3两级深度的捕捉FIFO堆栈37427h7427hCAP1FBOTCAP1FBOTFIFO堆栈的底部寄存器,允许读取最近的捕捉值FIFO堆栈的底部寄存器,允许读取最近的捕捉值7428h7428hCAP2FBOTCAP2FBOT7429h7429hCAP3FBOTCAP3FBOTEVA中断寄存器地址EVA中断寄存器地址地址地址寄存器寄存器名称名称742Ch742ChEVAIMRAEVAIMRAEVA的
14、中断屏蔽寄存器AEVA的中断屏蔽寄存器A742Dh742DhEVAIMRBEVAIMRBEVA的中断屏蔽寄存器BEVA的中断屏蔽寄存器B742Eh742EhEVAIMRCEVAIMRCEVA的中断屏蔽寄存器CEVA的中断屏蔽寄存器C742Fh742FhEVAIFRAEVAIFRAEVA的中断标志寄存器AEVA的中断标志寄存器A7430h7430hEVAIFRBEVAIFRBEVA的中断标志寄存器BEVA的中断标志寄存器B7431h7431hEVAIFRCEVAIFRCEVA的中断标志寄存器CEVA的中断标志寄存器C7.1.5 EV中断响应过程7.1.5 EV中断响应过程事件管理器中断总共分事件
15、管理器中断总共分三组三组,每组均对应一个CPU中断,每组均对应一个CPU中断(INT2,3或4)(INT2,3或4)。因为每组中断因为每组中断均有多个中断源,均有多个中断源,通过外设中断扩展控制器(PIE)模块来处理。通过外设中断扩展控制器(PIE)模块来处理。中断请求有如下几个响应阶段:中断请求有如下几个响应阶段:(1)中断源(1)中断源。如果如果外设中断发生,EVxIFRA、EVxIFRB、或EVxIFRC(x=A或B)相应的标志位被置1。外设中断发生,EVxIFRA、EVxIFRB、或EVxIFRC(x=A或B)相应的标志位被置1。(2)中断使能(2)中断使能。事件管理器中断可以分别由寄
16、存器。事件管理器中断可以分别由寄存器EVxIMRA、EVxIMRB或EVxIMRC(x=A或B)来EVxIMRA、EVxIMRB或EVxIMRC(x=A或B)来使能使能或或禁止禁止。(3)向PIE请求(3)向PIE请求。如果中断标志位和中断屏蔽位被置1,那么。如果中断标志位和中断屏蔽位被置1,那么外设外设会会向PIE模块向PIE模块发送一个外设中断请求。发送一个外设中断请求。(4)CPU响应(4)CPU响应。CPU接收到中断后,IFR相应的位被置1,并响应中断。CPU响应中断后,中断响应被软件控制。CPU接收到中断后,IFR相应的位被置1,并响应中断。CPU响应中断后,中断响应被软件控制。(5
17、)PIE响应(5)PIE响应。PIE使用中断向量更新PIVR寄存器。PIE使用中断向量更新PIVR寄存器。(6)中断软件(6)中断软件,中断软件有两级响应,包括,中断软件有两级响应,包括GISRGISR和和SISRSISR。7.2 通用定时器7.2 通用定时器7.2.1 通用定时器概述7.2.1 通用定时器概述定时器定时器是事件管理器的是事件管理器的核心模块核心模块。每个事件管理模块有每个事件管理模块有两个两个通用定时器(GP)通用定时器(GP),这些定时器可为,这些定时器可为下列应用下列应用提供独立的时间基准提供独立的时间基准:(1)控制系统中采样周期产生。(1)控制系统中采样周期产生。(2
18、)为QEP电路和捕捉单元的操作提供时间基准。(2)为QEP电路和捕捉单元的操作提供时间基准。(3)为比较单元和相应的PWM电路操作提供时间基准(3)为比较单元和相应的PWM电路操作提供时间基准定时器结构如图7-3所示定时器结构如图7-3所示,由图可知,每个定时器包括:,由图可知,每个定时器包括:(1)一个可读写的(1)一个可读写的16位双向计数器的寄存器16位双向计数器的寄存器TxCNTTxCNT,它存储了计数器的当前值,并根据计数方向进行增计数或减计数。,它存储了计数器的当前值,并根据计数方向进行增计数或减计数。(2)一个可读写的16位定时器(2)一个可读写的16位定时器比较寄存器比较寄存器
19、TxCMPRTxCMPR。(3)一个可读写的16位定时器(3)一个可读写的16位定时器周期寄存器周期寄存器TxPRTxPR。(4)一个可读写的16位定时器(4)一个可读写的16位定时器控制寄存器控制寄存器TxCONTxCON。(5)(5)时钟预定标器时钟预定标器。(6)控制和中断逻辑。(6)控制和中断逻辑。(7)一个GP定时器(7)一个GP定时器比较输出引脚比较输出引脚TxCMPTxCMP。(8)(8)输出逻辑输出逻辑。(9)其他全局控制寄存器(9)其他全局控制寄存器TxPWM/TxCMP图7-3 GP定时器结构框图图7-3 GP定时器结构框图TxPR周期寄存器(映像)周期寄存器(映像)TyP
20、R周期寄存器(映像)周期寄存器(映像)TxCONGPTx控制寄存器控制寄存器控制逻辑控制逻辑比较逻辑比较逻辑GPTCONA/BGP定时器控制寄存器定时器控制寄存器对称对称/非对称波形发生器非对称波形发生器TxCMPR比较寄存器(映像)比较寄存器(映像)输出逻辑输出逻辑TxCNT GP定时器计数器定时器计数器MUX内部内部CPU时钟时钟TDIRA/BTCLKINA/BADC转换启动信号中断标志转换启动信号中断标志TnCON0当当x=2时,时,y=1,并且,并且n=2;当当x=4时,时,y=3,并且,并且n=4;通用定时器的通用定时器的输入输入包括:包括:?内部CPU时钟。内部CPU时钟。?外部时
21、钟TCLKINA/B,最高频率是CPU时钟频率的14。外部时钟TCLKINA/B,最高频率是CPU时钟频率的14。?方向输入方向输入TDIRA/BTDIRA/B,控制通用定时器增减计数。,控制通用定时器增减计数。?复位信号RESET。复位信号RESET。通用定时器的通用定时器的输出输出包括:包括:?通用定时器比较输出通用定时器比较输出TxCMP引脚TxCMP引脚(x1、2、3、4)。(x1、2、3、4)。?ADC转换启动信号。ADC转换启动信号。?自身的比较逻辑和比较单元的自身的比较逻辑和比较单元的下溢下溢、上溢上溢、比较匹配比较匹配和和周期匹配周期匹配信号。信号。?计数方向指示位。计数方向指
22、示位。注意:注意:通用定时器的通用定时器的比较寄存器比较寄存器和和周期寄存器周期寄存器是是双缓冲双缓冲的,允许在一个周期中的任何时刻去更新周期寄存器和比较寄存器,以便改变下一个周期的定时器周期和PWM的脉冲宽度。的,允许在一个周期中的任何时刻去更新周期寄存器和比较寄存器,以便改变下一个周期的定时器周期和PWM的脉冲宽度。7.2.2 通用定时器计数操作7.2.2 通用定时器计数操作每个GP定时器有每个GP定时器有四种四种可选的操作模式:可选的操作模式:(1)(1)停止/保持停止/保持模式模式(2)(2)连续递增计数连续递增计数模式模式(3)(3)定向增/减计数定向增/减计数模式模式(4)(4)连
23、续增/减计数连续增/减计数模式模式相应的定时器相应的定时器控制寄存器TxCON控制寄存器TxCON中的中的位模式位模式决定了通用定时器的操作模式。决定了通用定时器的操作模式。1停止保持模式1停止保持模式通用定时器通用定时器停止操作并保持其当前状态停止操作并保持其当前状态,定时器的计数器、比较输出和预定标计数器都,定时器的计数器、比较输出和预定标计数器都保持不变保持不变。2连续递增计数模式2连续递增计数模式本工作模式的本工作模式的示意图如图7-4示意图如图7-4所示。所示。此种模式,通用定时器将按照已定标的输入时钟计此种模式,通用定时器将按照已定标的输入时钟计数,直到定时器数,直到定时器计数器的
24、值和计数器的值和周期寄存器周期寄存器的值匹配的值匹配为止。产生为止。产生周期匹配周期匹配之后在下一个输入时钟的上升之后在下一个输入时钟的上升沿,定时器复位为0,开始另一个计数周期。沿,定时器复位为0,开始另一个计数周期。图图74在产生周期匹配的下一个CPU时钟周期后,在产生周期匹配的下一个CPU时钟周期后,周期中断周期中断被置位,产生一个中断请求,被置位,产生一个中断请求,也可作ADC转换启动信也可作ADC转换启动信号号。定时器变成0的一个CPU时钟周期之后,定时器的定时器变成0的一个CPU时钟周期之后,定时器的下溢中断下溢中断标志被置位,也可发出一个ADC启动信号。标志被置位,也可发出一个A
25、DC启动信号。定时器计数到FFFFh后,定时器的定时器计数到FFFFh后,定时器的上溢中断上溢中断标志在一个CPU时钟周期之后被置位。标志在一个CPU时钟周期之后被置位。定时器定时器初值初值可以是0000hFFFFh之间的任何值。可以是0000hFFFFh之间的任何值。如果初值大于周期寄存器的值时如果初值大于周期寄存器的值时,定时器将计数到,定时器将计数到FFFFh后复位为0,然后从0开始继续计数。FFFFh后复位为0,然后从0开始继续计数。如果初值等于周期寄存器的值时如果初值等于周期寄存器的值时,周期中断标志被置,周期中断标志被置位,定时器复位为0,位,定时器复位为0,下溢中断下溢中断标志被
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