Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• Для конкретного приложения следует определить разрешающую способность генерируемого ШИМ-сигнала, т.е. число дискретных отсчетов частоты таткирования канала в периоде и длительности импульса выходного сигнала канала. На основании полученных данных следует определить, в каком режиме, 8-разрядном или 16-разрядном, Вы будете использовать каналы модуля PWM;

• Для конкретного приложения следует определить требуемую частоту генерируемого ШИМ-сигнала. На основе полученных данных определить структуру подсистемы тактирования каналов модуля PWM;

• Установить биты CON23 и CON01 в регистре PWCLK для выбора 8-разрядного или 16-разрядного режима работы;

• Определить, будете ли Вы использовать режим центрированной или режим фронтовой ШИМ. В соответствие с выбранным режимом установить бит CENTR в регистре PWCTL;

• Определить активный уровень ШИМ-сигнала, в соответствии с выбором установить биты PPOL0…PPOL3 в регистре PWPOL;

• Назначить источники тактирования для каналов, для чего установить биты PCLK0…PCLK3 в регистре PWPOL;

• Установить коэффициенты деления для импульсных последовательностей CLOСK_A и CLOСK_B, используя для этого биты PCKA2…PCKA0 и PCKB2…PCKB0 регистра PWCLK;

• Установить для используемых каналов значения регистров периода и регистров коэффициента заполнения;

• Разрешить работу выбранных каналов модуля PWM, используя для этого биты PWEN0…PWEN3 регистра EPWM.

В конце данной главы в разделе самостоятельных заданий (задание 12) мы предложим Вам определить параметры инициализации модуля ШИМ самостоятельно. А пока приведем два примера.

Определим параметры настройки модуля PWM для генерации ШИМ-сигнала с частотой 976 Гц и коэффициентом заполнения 66,7%.

Частоту тактирования канала ШИМ выберем равной 8МГц/32 = 250 кГц. Этой частотой будем тактировать 8-разрядный счетчик канала. Для формирования частоты 976 Гц потребуется 256 отсчетов частоты 250 кГц, что соответствует максимально возможному коэффициенту счета 8-разрядного счетчика периода канала.

Для формирования сигнала с коэффициентом заполнения 66,7% следует установить код периода, равный 256 отсчетам, а код коэффициента заполнения — 171 отсчету. Для формирования ШИМ-сигнала будем использовать канал 0 модуля PWM.

Программный фрагмент init_pwm.c производит начальную установку регистров специальных функций модуля PWM для генерации на выходе PP0 ШИМ-сигнала с частотой 976 Гц и коэффициентом заполнения 66,7%:

/*--------------------------------------------------------*/

/* Функция init_pwm задает начальные установки модуля PWM */

/*--------------------------------------------------------*/

void ini_pwm(void) {

PWTST = 0x00; /*выбрать нормальный режим работы модуля PWM*/

PWCTL = 0х00; /*выбрать режим фронтовой ШИМ*/

PWCLK = 0x28 /*канал 0 в 8разрядном режиме, коэфф. деления*/

/* частоты E_CLOСK равен 32*/

PWPOL = 0х01; /*установить высокий активный уровень сигнала*/

DDRP = 0хFF; /*настроить порт P на вывод*/

PWEN = 0x01; /*разрешить работу канала 0 модуля PWM */

PWPER0 = 255; /*установить код периода*/

PWDTY0 = 171 /*установить код коэффициента заполнения*/

}

/*--------------------------------------------------------*/

В начале раздела 4.24, мы рассматривали пример использования широтно-импульсной модуляции для управления серводвигателем. Для напоминания структурная схема управления серводвигателем приведена на рис. 4.114. В рассматриваемом примере серводвигатель приводит в движение рулевой механизм радиоуправляемой модели автомобиля. Вращение серводвигателя обеспечивает отклонение рулевого механизма на определенный угол от центрального положения. Этот угол определяется средним значением напряжения, которое прикладывается к двигателю. Напряжение регулируется способом широтноимпульсной модуляции, тогда среднее значение напряжения прямопропорционально коэффициенту заполнения ШИМ-сигнала. Значение коэффициента заполнения передается по радиоканалу. Изменение длительности импульсов напряжения, прикладываемого к серводвигателю, при сохранении частоты следования импульсов вызывает поворот рулевого механизма на определенный угол. Допустимый для рулевого управления диапазон регулирования коэффициента заполнения составляет от 4,5 до 10 %. При этом частота следования импульсов напряжения на двигателе должна составлять 50 Гц.

Рис. 4.114.Использование ШИМ для поворота рулевого колеса радиоуправляемой модели автомобиля.

Определим параметры настройки модуля PWM для генерации ШИМ-сигнала с частотой 50 Гц и коэффициентом заполнения 4,5…10,0 %. Предположим, что частота импульсной последовательности E_CLOСK равна 8 МГц. Тогда период следования импульсов E_CLOСK составляет:

T ECLOCK= 1/f ECLOCK= 1/8 МГц = 125 нс

Период следования формируемого ШИМ-сигнала составляет:

T PWM= 1/f PWM= 1/50 Гц = 20 мс

Число периодов импульсной последовательности E_CLOСK, которое должно быть отсчитано для формирования периода ШИМ-сигнала, составляет:

K E_CLOCK= T PWM/T E_CLOCK= 20 мс/125 нс = 160 000

Подсчитанное число слишком велико, чтобы его можно было разместить не только в 8-разрядном, но и 16-разрядном регистре. Поэтому при конфигурации модуля PWM необходимо воспользоваться программируемым делителем частоты E_CLOСK. Максимальное значение коэффициента этого делителя составляет 128: 160 000/128 = 1250.

Именно такое число отсчетов следует использовать для генерации ШИМ-сигнала с частотой 50 Гц. Число 1250 может быть размещено в 16-разрядном регистре, поэтому мы будем использовать объединение двух 8-разрядных каналов модуля PWM в один 16-разрядный. Аналогичным способом следует вычислить коды, соответствующие диапазону возможных коэффициентов заполнения 4,5…10,0%.

Запишите код инициализации модуля PWM для управления серводвигателем рулевого механизма самостоятельно, используя блок схему рис. 4.115 и программный фрагмент init_pwm.

Рис. 4.115.Последовательность действий МК при обслуживании модуля PWM

Используя мобильный телефон, Вы должны были заметить, что он переходит в режим экономичного расхода энергии аккумуляторной батареи после того, как Вы перестали им пользоваться. Все современные телефоны оснащены красочным дисплеем с подсветкой. После завершения разговора подсветка дисплея автоматически выключается, и будет оставаться в выключенном состоянии до тех пор, пока пользователь не начнет нажимать на кнопки панели управления. Однако через некоторое время после последнего нажатия дисплей опять выключится.