EV时间管理器及应用

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连续递增计数模式
在计数器与周期寄存器匹配一个时钟周期后,周期中断标志 臵位。该周期中断可通过GPTCONA/B相应位来启动ADC。

在计数器复位为0后的一个时钟周期,下溢中断标志被臵位。 同样,该周期中断可通过GPTCONA/B相应位来启动ADC。

提示:连续递增计数模式 特别适于边沿触发或非对称 PWM波形产生等应用,也 适于电机和运动控制系统中 采样周期的产生。

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矢量PWM输出。
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。
Us
Ui
Ui
直流电 动机
M
VD
O
t T t1
Ua Us
Vi Ui
Ua Us
T t2
t
(a) 原理图
O
(b)输入/输出电压波形
O
t
(c)输入/输出电压波形
提示:通常调制信号的频率通常远低于载波频率。
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8.3.3 采用事件管理器产生PWM
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
光电编码器
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
霍尔传感器
功率放大器
电流传感器
1
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 事件管理器模块提供了强大的控制功能(PWM) ,特别适于
空间矢量PWM的 设置:1)方向; 2)矢量位
D12
0-禁止空间矢量PWM 1-使能空间矢量PWM
D11:0
00-强制低 01-有效低 10-有效高 11-强制高
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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_;
TxCMPR≠0
TxCMPR<TxPR
TxCMPR=0 TxCMPR>TxPR
(9)
(6)
(3)
(2) (5)
(7)
100% 0%
(1)
(4)
(8)
11
定向递增/递减计数模式
3)定向递增/递减计数模式--TMODE1&0=10

该模式下,计数方向受TDIRA/B引脚的输入信号控制 a)TDIRA/B=1:从TxCNT=0递增计数直到TxCNT=TxPR或
0xFFFF时,TxCNT=0,然后重新递增计数到周期寄存器的值;
b) TDIRA/B=0:从TxCNT=TxPR递减计数直到TxCNT=0,然后重
新载入周期寄存器的值,并继续计数。

周期、下溢、上溢中断标志及其操作与连续计数方式相同
同样,由GPTCONA/B中的计数方向标识位可知增或减计数
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通用定时器的计数操作模式
当定时器被禁止时,定时器停止计数操作,预定标器复位 为x/1;当使能定时器时,定时器按照TxCON中设定的四种工作 模式之一开始计数: 1)停止/保持模式--TMODE1&0=00
定时器停止计数并保存当前的状态,定时器的计数器、比较输出和预定 标计数器均保持不变。
2)连续递增计数模式--TMODE1&0=01

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。
ห้องสมุดไป่ตู้
M
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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;


可以选择内部或外部时钟TCLKINA/B,可对时钟输入预定标
4个可屏蔽中断(下溢、上溢、比较匹配、周期匹配) 当选择增/减计数模式时,可用TDIRA/B引脚控制计数方向 一个定时器比较输出引脚TxCMP。
T t1
5
通用定时器输入/输出
通用定时器的输入包括:


内部高速外设时钟(HSPCLK)
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。
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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 D9 [完全比较输出使能] 0-PWM1-6为高阻状态 1-使能 PWM各路输出
比较寄存器和周期寄存器可自动加载,减少CPU开销。
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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
EVA模块的PWM波形产生由以下寄存器设定: T1CON、COMCONA、ACTRA和DBTCONA。
8.3 PWM电路
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;
外部时钟TCLKINA/B,最高频率不超过CPU时钟的1/4 方向输入TDIRA/B,控制通用定时器递增(1)/递减(0)计数的方向
通用定时器的输出包括:

通用定时器比较输出TxCMP/TxPWM 为ADC模块提供ADC转换启动信号 为比较单元提供下溢、上溢、比较匹配和周期匹配等中断信号 下溢:计数器值=0x0000 比较匹配:TxCNT=TxCMPR 上溢:TxCNT=0xFFFF 周期匹配:TxCNT=TxPR

计数方向标识位(状态)
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定时器2/4可以使用定时器1/3的周期寄 通用定时器框图
存器,反过来不可以。
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比较方式 和引脚极性,并给出定时器的计数方向。
TxCON确定每个通用定时器的计数模式、 时钟源、分频系数、使能/禁止计数、比较 操作。 7
的事件管理器模块;

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
每个事件管理器包括通用定时器、比较器和PWM单元、捕 在电机控制应用中,每个事件管理器可以实现三相永磁同
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实现多轴运动控制;

获单元(CAP)与正交脉冲编码电路(QEP);

步电机、直流无刷电机、异步电机及直流有刷电机的控制。
当TDIRA/B引脚的电平变化后,需要在结束当前计数脉冲, 并延迟一个计数脉冲后才变化,见下图。
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定向递增/递减计数模式
通常,通用定时器2/4的定向增/减计数模 式与QEP电路结合使用,由QEP电路为定时器 提供计数时钟和计数方向。该模式主要用于 QEP中对光电编码器的脉冲计数。
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连续递增/递减计数模式
3)为比较单元和PWM电路提供基准时钟(GPT1、GPT3)
事件管理器的通用定时器与CPU通 用定时器相比有何区别?
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通用定时器的组成
每个通用定时器模块由几个子模块组成,主要包括:

可读写的16位递增/减计数器寄存器TxCNT (QEP/CAP计数) 可读写的16位定时器比较寄存器TxCMPR(设定占空比) 可读写的16位定时器周期寄存器TxPR (设定PWM周期) 可读写的16位定时器控制寄存器TxCON
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1)以TxPWM高有效为例,计数操作开始前为0 2)直到比较匹配前保持不变(TxCNT<TxCMPR) 3)在比较匹配时产生跳变 4)跳变后保持不变直到周期结束 1)非对称波形的产生

通用定时器的比较操作
5)如果下一周期TxCMPR≠0,在匹配周期结束时复位清零 当定时器工作于连续递增计数模式时,产生非对称波形
比较与周期寄存器的双缓冲

比较和周期寄存器采用双缓冲结构,在任何时刻可以对这 两个寄存器进行读写操作。进行写操作时,新的值是写到映 射缓冲寄存器;

对于比较寄存器,只有当TxCON寄存器确定的特定事件 (下溢或周期匹配)发生时映射缓冲寄存器的值才加载到比 较寄存器;

对于周期寄存器,只有当计数寄存器TxCNT=0时,工作 寄存器才能重新加载映射缓冲寄存器中的值。 提示:周期寄存器与比较寄存器采用双缓冲结构允许在一个 周期的任何时刻更新周期和比较寄存器,从而可以在下一周 期改变定时器的周期和PWM的脉冲宽度。
4)连续递增/递减计数模式--TMODE1&0=11
该模式下,计数方向不受TDIRA/B引脚的输入信号控制。首先递增计数直 到TxCNT=TxPR或0xFFFF时,开始递减计数直到TxCNT=0,然后重新从递减 变为递增计数;

除第一个周期外,计数周期都是2×TxPR个时钟定标后的周期;
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: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。 16
有效的输出脉冲宽度= (TxPR+1)-TxCMPR 6)如果下一周期TxCMPR ≠0,则重复步骤2-5 PWM 的占空比可以从 0~100%变化 7)如果 TxCMPR=0,则整个计数周期内输出为 1(占空比100%) 对于非对称 PWM波形,改变比较寄存器值仅改变 PWM 脉冲的一侧 8)如果TxCMPR>TxPR ,则整个计数周期内输出为 0(占空比为 0)
2)对称波形的产生 4)第二次匹配前保持不变

3)在第一次比较匹配时产生跳变
对称波形的产生
当定时器工作于连续递增 /递减计数模式时,产生对称波形 5)第二次比较匹配时产生跳变 有效的输出脉冲宽度=2×TxPR-TxCMPRup-TxCMPRdown 6)周期结束前保持不变

PWM 的占空比可以从 0~100%变化 7)如果 TxCMPR=0,则整个计数周期内输出为 1 (占空比100%) 8)如果TxCMPR>TxPR,则整个计数周期内输出为0 (占空比为0)
事件管理器中的模块与信号
3
8.2 通用定时器
8.21 通用定时器功能概述

每个事件管理器有两个16位的通用定时器 这些定时器可以根据具体任务独立使用 2)为捕获单元、正交脉冲计数提供基准时钟(GPT2、GPT4)
其中EVA--GPT1&GPT2,EVB--GPT3&GPT4

1)在控制系统中产生采样周期(同CPU定时器)
TxCMPR≠0 TxCMPR<TxPR TxCMPR>TxPR
TxCMPR=0
(3)
(4)
(1) (2)
(5)
(6)
(7)
(8)
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使用通用定时器产生PWM信号
每个通用定时器可以独立提供一个PWM输出通道,因此通用定时器最多
可以提供四个通道的PWM输出。
设定PWM信号的步骤:
1)根据所需的PWM(载波)周期设置TxPR; 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.
周期、下溢、上溢中断标志及其操作与连续计数方式相同; 同样,由GPTCONA/B中的计数方向标识位可知增或减计数。
提示:连续递增/减 计数模式特别适于电 机控制与功率电子等 应用产生中心对称的 PWM波形。
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1)以TxPWM高有效为例,计数操作开始前为0 2)直到比较匹配时保持不变(TxCMPR<TxPR)

连续递增计数模式下,GPTCONA/B中的计数方向标识位为1 输入时钟可以是内部或外部时钟,TDIRA/B不起作用 定时器周期的时间为(TxPR+1)个定标后的时钟输入周期
该模式下,定时器按照预定标的输入时钟计数,在计数值和周期寄存器 匹配后的下一个时钟上升沿,计数器复位为0,并开始下一个计数周期。
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