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

/*init_PWM(): инициализация модуля ШИМ контроллера 68HC12           */

/********************************************************************/

void init_PWM() {

 PWTST = 0x00; /*Установить порт ШИМ в нормальный режим */

 PWCTL = 0x00; /*установить режим фронтовой ШИМ */

 PWCLK = 0x28; /*без объединения каналов, ECLK/128*/

 PWPOL = 0x01; /*активный уровень 1 */

 DDRP = 0xFF; /*Порт P конфигурировать как выходной */

 PWEN = 0x01; /*установить выход ШИМ */

 PWPER0 = 255; /*установить для ШИМ период, соответствующий 976 Гц */

 PWDTY0 = 171; /*установить начальный коэффициент заполнения */

               /* на отсутствие движения */

}

/********************************************************************/

Если в процессе выполнения программы обработки прерывания RTI скорость вращения превышает 1600 об/мин, коэффициент заполнения ШИМ уменьшается на 1. С другой стороны, если скорость вращения меньше, чем 1600 об/мин, коэффициент заполнения ШИМ увеличивается на 1. Каждое приращение или снижения коэффициента заполнения ШИМ приводит к изменению скорости на 8.5 об/мин. Попробуйте вычислить это изменение в качестве домашней работы (задание 19).

Код, позволяющий сравнить опорную скорость с действительной и скорректировать ее обеспечивается в программе обработки RTI прерывания (RTLISR). В этой распечатке кода, функции поддержки ЖКД были помещены в файл для включения LCD.H с их функциями-прототипами.

7.4.4. Структура программы и блок-схема алгоритма 

На рис. 7.20 показаны блок-схема алгоритма и структура программы регулирования частоты вращения маломощного двигателя постоянного тока. В следующем параграфе приведен полный текст программы для этого проекта. Попробуйте разработать блок-схемы алгоритмов для каждой функции проекта в качестве домашней работы (задание 20).

а) Управление скоростью двигателя. Блок-схема алгоритма

б) Управление скоростью двигателя. Структура программы

Рис. 7.20. К программе управления скоростью двигателя

7.4.5. Программный код

В этом разделе мы использовали методику проектирования сверху-вниз, чтобы разработать, выполнить, и документировать систему стабилизации частоты вращения двигателя. Приводится полный код программы. Если бы мы привели этот код полностью в начале раздела, его сложность могла бы вас испугать. Использование же восходящей методики проектирования позволяет проще и удобнее разбираться с работой каждой функции кода и связью их между собой.

//********************************************************************

//имя файла: motor.с

//авторы: Стив Барретт и Даниэль Пак

//дата создания: 10 марта 2003

//последняя редакция: 2 марта 2004

//********************************************************************

//включенные файлы

#include <912b32.h>

#include <LCD.h> //Функции поддержки ЖКИ

#pragma interrupt_handler RTI_isr//Объявляет подпрограмму обработки

                                 // прерывания по запросу (RTI)

//используемые подпрограммы

void initialize_ports(void); // Инициализация портов

void RTI_isr(void); //программа обработки прерывания по RTI

void initialize_RTI(void); // Инициализация модуля RTI

void initialize_PA(void); // Инициализация модуля счетчика событий PA

void initialize_PWM(void); // Инициализация модуля ШИМ

//глобальные переменные

unsigned int old_count; // последнее содержимое PA

int RTI_int_count = 0; // Используется для подсчета числа

                       // прерывания RTI

unsigned char PWM_duty_cycle=172; // Начальный коэффициент заполнения ШИМ

unsigned int desired_motor_RPM = 1600; //эталон скорости двигателя

//********************************************************************

void main(void) {

 asm(".area vectors(abs)n" // команда встроенного ассемблерного кода

  ".org 0xFFF0n" // Инициализировать вектор прерывания RTI

  ".word _RTI_isrn"

  ".org 0xFFF8n"

  ".word 0x8000, 0x8000, 0x8000, 0x8000n"

  ".text");

 initialize_ports(); // Инициализация портов

 initialize_LCD(); // Инициализация ЖКИ

 initialize_RTI(); // Инициализация модуля RTI

 initialize_PA(); // Инициализация модуля PA

 initialize_PWM(); //Инициализация модуля ШИМ

 asm("cli"); // Разрешить все маскируемые прерывания

 while(1) // Непрерывный цикл в ожидании прерывания

 {

  ;

 }

}

//********************************************************************

//initialize_ports: обеспечивает начальную конфигурацию портов

//ввода - вывода

//********************************************************************

void initialize_ports(void) {

 DDRP = 0xFF; // Установить PORTP как выходной для ШИМ

 DDRT = 0x00; //Установить PORTT как входной, а вывод PORTT[7]

              // как вход аккумулятора PA

 DDRB = 0xFF; //PORTB на вывод - двунаправленная

              //магистраль данных для ЖКИ

 DDRDLC = 0xFF; //порт PORT DLC на вывод - линии управления ЖКИ

}

//********************************************************************

//RTI_isr: Программа обработки прерывания по меткам реального времени

//********************************************************************

void RTI_isr(void) {

 unsigned int new_count;

 unsigned int pulse_count;

 unsigned int current_RPM;

 float max_count = 65535.0;

 new_count = PACNT; // Получить текущее число импульсов в аккумуляторе

 if (new_count > old_count) // Определить текущее число импульсов

  pulse_count = new_count - old_count;

 else pulse_count = (unsigned int)(max_count-(float)(old_count+new_count));

 // Преобразовать число импульсов кодера в об/мин

 current_RPM = (unsigned int)(pulse_count/0.032768);

 // Изменить число прерываний RTI в счетчике

 RTI_int_count = RTI_int_count + 1;

 if (RTI_int_count == 10) // Изменить на ЖКИ значение после 10 прерываний RTI

 {

  display_count_LCD(current_RPM); // Изменить показания ЖКИ

  RTI_int_count=0; // Сбросить счетчик прерываний RTI

 }

 // Изменить значение скорости двигателя

 if (current_RPM < desired_motor_RPM) PWM_duty_cycle = PWM_duty_cycle + 1; // Ускорить двигатель

 else PWM_duty_cycle = PWM_duty_cycle - 1; // Замедлить двигатель

 // Изменить скорость двигателя с помощью ШИМ

 PWDTY0 = PWM_duty_cycle; //коэффициент заполнения

 old_count = new_count;

 RTIFLG = 0x80; //сбросить флаг прерывания RTI

}

//********************************************************************

// Initialize_RTI: конфигурирует регистры связанные с RTI

//- Регистр управления RTI (RTICTL):

// - разрешение RTI, флаг RTIE

// - установка периода RTI на 32.768 мс

// - сброс RTI, бит RTIF регистре Флагов RTI (RTIFLG)

//********************************************************************

void initialize_RTI(void) {

 RTICTL = 0x86; // Установить период RTI 32.768 мс

 RTIFLG = 0x80; // сброс RTI

}

//********************************************************************

// Initialize_RTI_PA: инициализация 68HC12 аккумулятора импульсов PA

//********************************************************************

void initialize_PA(void) {

 TIOS = 0x00; // конфигурировать канал 7 для работы в качестве счетчика

 TCTL1 = 0x00; // импульсов оптического кодера

 OC7M = 0x00; // Включить бит разрешения таймера

 TSCR = 0x80; // Установить разрешение для аккумулятора по фронту

              //импульса,

 PACTL = 0x50; // Режим счета событий

}

/********************************************************************/

//initialize_PWM: генерировать сигнал ШИМ 976 Гц с */

// коэффициентом заполнения 67.2% */

/********************************************************************/

void initialize_PWM(void) {

 PWTST =0x00; /*установить ШИМ в режим нормальной работы */

 PWCTL =0x00; /*установить выравнивание по левой границ */

 PWCLK = 0x28; /*без конкатенации, разделить clk на 32 */

 PWPOL = 0x01; /*состояние : высокое затем переход к низкому */

 DDRP = 0xFF; /*установить порт PORTP как выходной */

 PWEN = 0x01; /*разрешение на ШИМ для канала 0 */

 PWPER0= 0xFF; /* установить период равным 256 */

 PWDTY0= PWM duty_cycle; /* установить коэффициент заполнения равным 172 */

}

/********************************************************************/

7.4.6. Испытания

Установка для испытания системы стабилизации скорости вращения была показана на рис. 7.18. Это — очень сложная система, содержащая целый ряд компонентов и микроконтроллерную систему 68HC12. Чтобы гарантировать успешную работу системы, настоятельно рекомендуется применять обсужденный в главе 2 метод измерений. Собрав и запустив всю систему, можно включить двигатель на умеренную нагрузку, и убедиться, что система стабилизирует скорость вращения на уровне в 1600 об/мин.