/*! Copyright 2017 АО "НИИЭТ" и ООО "НПФ ВЕКТОР" Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may not use this file except in compliance with the License. You may obtain a copy of the License at http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 Unless required by applicable law or agreed to in writing, software distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the License for the specific language governing permissions and limitations under the License. \file V_DPR_eCAP.c \brief Модуль датчика абсолютного положения ротора с использованием модулей CAP TDPReCAP (см. TDPReCAP) \author ООО "НПФ Вектор". http://motorcontrol.ru \version v 1.1 03/01/2013 */ /** \addtogroup V_DPR_eCAP */ /*@{*/ #include "DSP.h" // Device Headerfile and Examples Include File #include "V_IQmath.h" // библиотека IQmath #include "V_DPR_eCAP.h" // заголовочный файл модуля #include "main.h" extern TDrvParams drv_params; //! Инициализация //!Модули CAP_3, CAP_4, CAP_5 инициализируются //!для захвата времени между событиями нарастающего и спадающего //!фронтов, а также генерации прерываний по этим событиям. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_Init(TDPReCAP* p) { //Инициализация ECAP1 ECAP0->ECEINT = 0x0000; // Disable all capture interrupts ECAP0->ECCLR = 0xFFFF; // Clear all CAP interrupt flags ECAP0->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 0; // Disable CAP1-CAP4 register loads ECAP0->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 0; // Make sure the counter is stopped ECAP0->ECCTL0_bit.PRESCALE = 0; // DIV1 // Configure peripheral registers ECAP0->ECCTL1_bit.CONTOST = 0; // continuous mode ECAP0->ECCTL0_bit.CAP0POL = 0; // rising edge ECAP0->ECCTL0_bit.CAP1POL = 1; // falling edge ECAP0->ECCTL0_bit.CTRRST0 = 0; // absolute time stamp ECAP0->ECCTL0_bit.CTRRST1 = 0; // absolute time stamp ECAP0->ECCTL1_bit.STOPWRAP = 1; // Wrap after Capture Event 2 // ECAP0->ECCTL1_bit.SYNCI_EN = 1; // Enable sync in ECAP0->ECCTL1_bit.SYNCOSEL = 0; // Pass through ECAP0->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable capture units ECAP0->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 1; // Start Counter ECAP0->ECCTL1_bit.REARM = 0; // Has no effect (Не очень понимаю этот регистр) ECAP0->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable CAP1-CAP4 register loads ECAP0->ECEINT_bit.CEVT0 = 1; // 1 events = interrupt ECAP0->ECEINT_bit.CEVT1 = 1; // 2 events = interrupt //Инициализация ECAP2 ECAP1->ECEINT = 0x0000; // Disable all capture interrupts ECAP1->ECCLR = 0xFFFF; // Clear all CAP interrupt flags ECAP1->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 0; // Disable CAP1-CAP4 register loads ECAP1->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 0; // Make sure the counter is stopped ECAP1->ECCTL0_bit.PRESCALE = 0; // DIV1 // Configure peripheral registers ECAP1->ECCTL1_bit.CONTOST = 0; // continuous mode ECAP1->ECCTL0_bit.CAP0POL = 0; // rising edge ECAP1->ECCTL0_bit.CAP1POL = 1; // falling edge ECAP1->ECCTL0_bit.CTRRST0 = 0; // absolute time stamp ECAP1->ECCTL0_bit.CTRRST1 = 0; // absolute time stamp ECAP1->ECCTL1_bit.STOPWRAP = 1; // Wrap after Capture Event 2 // ECAP1->ECCTL1_bit.SYNCI_EN = 1; // Enable sync in ECAP1->ECCTL1_bit.SYNCOSEL = 0; // Pass through ECAP1->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable capture units ECAP1->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 1; // Start Counter ECAP1->ECCTL1_bit.REARM = 0; // Has no effect (Не очень понимаю этот регистр) ECAP1->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable CAP1-CAP4 register loads ECAP1->ECEINT_bit.CEVT0 = 1; // 1 events = interrupt ECAP1->ECEINT_bit.CEVT1 = 1; // 2 events = interrupt //Инициализация ECap3 ECAP2->ECEINT = 0x0000; // Disable all capture interrupts ECAP2->ECCLR = 0xFFFF; // Clear all CAP interrupt flags ECAP2->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 0; // Disable CAP1-CAP4 register loads ECAP2->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 0; // Make sure the counter is stopped ECAP2->ECCTL0_bit.PRESCALE = 0; // DIV1 // Configure peripheral registers ECAP2->ECCTL1_bit.CONTOST = 0; // continuous mode ECAP2->ECCTL0_bit.CAP0POL = 0; // rising edge ECAP2->ECCTL0_bit.CAP1POL = 1; // falling edge ECAP2->ECCTL0_bit.CTRRST0 = 0; // absolute time stamp ECAP2->ECCTL0_bit.CTRRST1 = 0; // absolute time stamp ECAP2->ECCTL1_bit.STOPWRAP = 1; // Wrap after Capture Event 2 // ECAP2->ECCTL1_bit.SYNCI_EN = 1; // Enable sync in ECAP2->ECCTL1_bit.SYNCOSEL = 0; // Pass through ECAP2->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable capture units ECAP2->ECCTL1_bit.TSCTRSTOP = 1; // Start Counter ECAP2->ECCTL1_bit.REARM = 0; // Has no effect (Не очень понимаю этот регистр) ECAP2->ECCTL0_bit.CAPLDEN = 1; // Enable CAP1-CAP4 register loads ECAP2->ECEINT_bit.CEVT0 = 1; // 1 events = interrupt ECAP2->ECEINT_bit.CEVT1 = 1; // 2 events = interrupt p->TsNom = ((SystemCoreClock / (drv_params.speed_nom * drv_params.p)) * 15*2); //коэффициент для пересчета времени между метками в мс в скорость в об/мин //60 - об/мин, 1000 мс в секунде, 6 меток на эл. оборот p->TsNomMilsec = (60.0*1000 / (6*drv_params.speed_nom * drv_params.p)); DPReCAP_Angle6Calc(p); p->CAP_WrongEdgeCnt = 0; } //! Определение углового положения с дискретностью 60 градусов //!Определение углового положения происходит исходя из опроса трех каналов датчика //!через GPIO. Результат попадает в переменную Angle6. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_Angle6Calc(TDPReCAP* p) { // На момент расчёта, запрещаем прерывания по датчикам. //Если этого не сделать, то эта функция может вызваться в 10к, //на половне прерваться прерыванием CAP, в котором она вызовется второй раз, //потом управление вернется к этой функции в 10к и в p->Angle6 попадет старый результат ECAP0->ECEINT = 0x0000; ECAP1->ECEINT = 0x0000; ECAP2->ECEINT = 0x0000; // Формируем код по состоянию ножек. p->HallCode = 0; #if defined(HW_VECTORCARD_SIMULATOR) || defined(HW_NIIET_BOARD_SIMULATOR) p->HallCode = model.hallSensor; #else if (p->UserDirection == 0) { if (GPIOA->DATA & (1 << 4)) p->HallCode = p->HallCode + 1; if (GPIOA->DATA & (1 << 5)) p->HallCode = p->HallCode + 2; if (GPIOA->DATA & (1 << 6)) p->HallCode = p->HallCode + 4; } else { if (GPIOA->DATA & (1 << 4)) p->HallCode = p->HallCode + 4; if (GPIOA->DATA & (1 << 5)) p->HallCode = p->HallCode + 2; if (GPIOA->DATA & (1 << 6)) p->HallCode = p->HallCode + 1; } #endif switch (p->HallCode) { case 5: // 0 p->Angle6 = 0; break; case 4: // 60 p->Angle6 = _IQ(1.0 / 6.0); break; case 6: // 120 p->Angle6 = _IQ(1.0 / 3.0); break; case 2: //180 p->Angle6 = _IQ(1.0 / 2.0); break; case 3: // 240 p->Angle6 = _IQ(2.0 / 3.0); break; case 1: // 300 p->Angle6 = _IQ(5.0 / 6.0); break; } // Разрешаем прерывания назад. ECAP0->ECEINT = 6; ECAP1->ECEINT = 6; ECAP2->ECEINT = 6; } void DPReCAP_AngleErrorCalc(TDPReCAP* p) { long AngleDiff = 0; AngleDiff = (labs( ((p->Angle6 - p->AnglePrev + _IQ(0.5)) & 0x00FFFFFF) - _IQ(0.5))) & 0x00FFFFFF; p->AnglePrev = p->Angle6; if (AngleDiff > _IQ(61.0 / 360)) { //если угол с прошлого раза изменился больше, чем на 60 градусов, то датчик косячит p->WrongCodeCounter++; p->WrongCodeCounterPerSec++; } } //! Определение углового положения с учетом работы интерполятора углового положения //!Интерполятор углового положения (а вернее даже экстраполятор) //!использует дискретное угловое положение Angle6, выдаваемое функцией DPReCAP_Angle6Calc. //!Функция "сглаживает" угловое положение во времени, делая из степенчатой смены угла "лесенкой" //!непрерывную "пилу" (переменная Angle). Для этого используется сохраненное время между двумя любыми //!предыдущими фронтами с каналов датчика положения (PrevTs). Считая, что скорость вращения постоянна, //!следующий фронт (а значит смену углового положения) можно прогнозировать через то же самое время. //!Таким образом, у текущему дискретному угловому положению Angle6 прибавляется //!добавка, рассчитываемая по формуле 60*(Текущее время/Период). //!Так, в момент прихода фронта с датчика переменная Angle равна Angle6. Через некоторый момент времени //! Angle станет равным Angle6+60*(delta/Ts), где delta - текущее время с момента события последнего фронта с датчика, //! а Ts - период, время между предыдущими двумя событиями фронров датчика. //! Функция также учитывает направление вращения, а также добавляет пользовательское смещение //! AngleOffset к результирующему угловому положению. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_AngleCalc(TDPReCAP* p) { Uint32 delta, Timer; Uint32 PrevTs; _iq Angle; _iq Angle6; // Фиксируем значения переменных на момент начала расчёта Angle6 = p->Angle6; #if (!defined(HW_VECTORCARD_SIMULATOR)) && (!defined(HW_NIIET_BOARD_SIMULATOR)) PrevTs = p->PrevTs; // На момент расчёта, запрещаем прерывания по датчикам. ECAP0->ECEINT = 0x0000; ECAP1->ECEINT = 0x0000; ECAP2->ECEINT = 0x0000; // Фиксируем значение одного из таймеров на момент начала выполнения модуля. switch (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber) { case 1: Timer = ECAP0->TSCTR; break; case 2: Timer = ECAP1->TSCTR; break; case 3: Timer = ECAP2->TSCTR; break; } // Если скорость равна нулю или выбран соответствующий режим, то угол не интеполируем. if ((p->speed == 0) || (p->DPReCAP_FLG1.bit.AngleMode == 0) || (p->Ts == 0)) { Angle = _IQ(1.0 / 12); } else { delta = Timer - PrevTs; // Сколько натикал таймер с момента прошлого обновления периода. Angle = _IQdiv(delta, p->Ts); // Интеполируем угол. Отношение прошлого перехода к текущим "тикам". if (Angle >= _IQ(1.0 / 6.0)) // ограничиваем угол в приделах 1/6. Angle = _IQ(1.0 / 6.0); } #else //симулятор Angle=_IQ(model.hallSensorInterpAdd * (1/(2*MOTOR_MODEL_PI)));//приращение угла для интерполятора уже предпосчитано в модели двигателя с учетом дискретности #endif if (p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir == 1) Angle = _IQ(1.0/6.0) - Angle; if (p->UserDirection) //пользовательская инверсия направления Angle = -Angle + _IQ(1.0/6); p->Angle = Angle6 + Angle + p->AngleOffset; p->Angle &= 0x00FFFFFF; // Разрешаем прерывания назад. ECAP0->ECEINT = 6; ECAP1->ECEINT = 6; ECAP2->ECEINT = 6; } //! Функция расчета скорости //!Для расчета скорости используется переменная Tspeed, //!которая представляет собой время между событиями фронтов датчика положения //!произошедших по одному и тому же каналу. Так, например, временем между нарастающим и спадающим фронтом //!канала CAP3, затем между спадающим и нарастающим фронтом CAP4 и т.п. //!На основе этого времени, направления вращения и предпосчитанной константой TsNom //!рассчитывается скорость вращения. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_SpeedCalc(TDPReCAP* p) { #if (!defined(HW_VECTORCARD_SIMULATOR)) && (!defined(HW_NIIET_BOARD_SIMULATOR)) _iq speed; // Считаем скорость в относительных единицах относительно номинальной. if ((p->Tspeed != 0) && (p->DPReCAP_FLG1.bit.ZeroFLG == 0)) { // Знак скорости опрделяется в зависимости от направления. if (p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir == 0) speed = _IQdiv(p->TsNom, p->Tspeed); else speed = -_IQdiv(p->TsNom, p->Tspeed); if (p->UserDirection) { //задается пользователем speed = -speed; } } else { speed = 0; } p->speed = speed; DINT;//нужно для потокобезопасного обращения к переменной DPReCAP_FLG1 (чтобы не перетереть присваивание в прерывании захвата) // Обнуление скорости, если привысили заданное время между двумя соседними событиями. if (p->milsec > p->milsecFIX) { p->speed = 0; p->DPReCAP_FLG1.bit.ZeroFLG = 1; // p->cnt1 = 0; // Надо обнулять при стопе и hold'е. Здесь не надо, только для теста. } EINT; DINT;//нужно для потокобезопасного обращения к переменной DPReCAP_FLG1 (чтобы не перетереть присваивание в прерывании захвата) // При скорости меньше заданной, отключаем интерполяцию угла. if ((labs(p->speed)) <= (p->speedMIN)) p->DPReCAP_FLG1.bit.SpeedMinFLG = 0; else p->DPReCAP_FLG1.bit.SpeedMinFLG = 1; EINT; #else //симулятор p->speed=p->SimulatorOmega2IQ_factor*model.hallSensorOmega;//Частота вращения уже предпосчитана в модели двигателя с учетом дискретности #endif } //! Функция, вызываемая в прерывании по нарастающему и спадающему фронту канала датчика 1 //! В функции запоминается время таймера модуля CAP в переменную Timer1. //! Исходя из этого считаются две переменные - p->Ts, время между двумя ближайшими фронтами, //!необходимое для интерполятора углового положения, и переменная p->Tspeed, //!время между двумя фронтами одного и того же канала, неободимое для расчета скорости. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_CAP1Calc(TDPReCAP* p) { Uint32 Timer=0; if (p->cnt >= 2) { p->cnt=2; p->HelpCalc(p); // В зависимости от номера предудыщего CAP определяем направление вращения. if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 3) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 2) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 1) { if (p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir == 0) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; else p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; } if (p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir != p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir) { p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir = p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir; p->cnt2 = 1; } if (ECAP0->ECFLG_bit.CEVT0==1)//Фронт вверх { Timer = ECAP0->CAP0; } if (ECAP0->ECFLG_bit.CEVT1==1)//Фронт вниз { Timer = ECAP0->CAP1; } // считаем периоды для расчёта угла и скорости. p->Ts = (Timer - p->PrevTs) * 6; p->PrevTs = Timer; p->Tspeed = Timer - p->PrevTspeed1; p->PrevTspeed1 = Timer; } else { p->Ts = 0; p->Tspeed = 0; } p->cnt++; p->milsec = 0; p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber = 1; } //! Функция, вызываемая в прерывании по нарастающему и спадающему фронту канала датчика 2 //! В функции запоминается время таймера модуля CAP в переменную Timer1. //! Исходя из этого считаются две переменные - p->Ts, время между двумя ближайшими фронтами, //!необходимое для интерполятора углового положения, и переменная p->Tspeed, //!время между двумя фронтами одного и того же канала, неободимое для расчета скорости. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_CAP2Calc(TDPReCAP* p) { Uint32 Timer=0; if (p->cnt >= 2) { p->cnt=2; p->HelpCalc(p); // В зависимости от номера предудыщего CAP определяем направление вращения. if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 1) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 3) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 2) { if (p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir == 0) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; else p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; } if (p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir != p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir) { p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir = p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir; p->cnt2 = 1; } if (ECAP1->ECFLG_bit.CEVT0==1) { Timer = ECAP1->CAP0; } if (ECAP1->ECFLG_bit.CEVT1==1) { Timer = ECAP1->CAP1; } // считаем периоды для расчёта угла и скорости. p->Ts = (Timer - p->PrevTs) * 6; p->PrevTs = Timer; p->Tspeed = Timer - p->PrevTspeed2; p->PrevTspeed2 = Timer; } else { p->Ts = 0; p->Tspeed = 0; } p->cnt++; p->milsec = 0; p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber = 2; } //! Функция, вызываемая в прерывании по нарастающему и спадающему фронту канала датчика 3 //! В функции запоминается время таймера модуля CAP в переменную Timer1. //! Исходя из этого считаются две переменные - p->Ts, время между двумя ближайшими фронтами, //!необходимое для интерполятора углового положения, и переменная p->Tspeed, //!время между двумя фронтами одного и того же канала, неободимое для расчета скорости. //! \memberof TDPReCAP void DPReCAP_CAP3Calc(TDPReCAP* p) { Uint32 Timer; if (p->cnt >= 2) { p->cnt=2; p->HelpCalc(p); // В зависимости от номера предудыщего CAP определяем направление вращения. if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 2) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 1) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; if (p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber == 3) { if (p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir == 0) p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 1; else p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir = 0; } if (p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir != p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir) { p->DPReCAP_FLG1.bit.PrevDir = p->DPReCAP_FLG1.bit.Dir; p->cnt2 = 1; } if (ECAP2->ECFLG_bit.CEVT0==1) { Timer = ECAP2->CAP0; } if (ECAP2->ECFLG_bit.CEVT1==1) { Timer = ECAP2->CAP1; } // считаем периоды для расчёта угла и скорости. p->Ts = (Timer - p->PrevTs) * 6; p->PrevTs = Timer; p->Tspeed = Timer - p->PrevTspeed3; p->PrevTspeed3 = Timer; } else { p->Ts = 0; p->Tspeed = 0; } p->cnt++; p->milsec = 0; p->DPReCAP_FLG1.bit.CAPnumber = 3; } void DPReCAP_calc_10k(TDPReCAP* p) { DINT; if (p->CAPCalcEna1==0){ p->CAPCalcEna1=1; ECAP0->ECCLR_bit.CEVT0 = 1; ECAP0->ECCLR_bit.CEVT1 = 1; ECAP0->ECCLR_bit.INT = 1; } if (p->CAPCalcEna2==0){ p->CAPCalcEna2=1; ECAP1->ECCLR_bit.CEVT0 = 1; ECAP1->ECCLR_bit.CEVT1 = 1; ECAP1->ECCLR_bit.INT = 1; } if (p->CAPCalcEna3==0){ p->CAPCalcEna3=1; ECAP2->ECCLR_bit.CEVT0 = 1; ECAP2->ECCLR_bit.CEVT1 = 1; ECAP2->ECCLR_bit.INT = 1; } EINT; } void DPReCAP_HelpCalc(TDPReCAP* p) { // Обнуляем скорость и выставляем флаг, // если время между двумя событиями больше заданного. if (p->milsec > p->milsecFIX) { p->speed = 0; p->DPReCAP_FLG1.bit.ZeroFLG = 1; } else { p->DPReCAP_FLG1.bit.ZeroFLG = 0; } } void DPReCAP_SlowCalc(TDPReCAP* p) { //формула для расчета T=Ts/Tfiltra где - Tfiltra постоянная времени фильтра // p->AngleFilter_1_T=_IQdiv(FAST_CALC_TS,AngleFilterT); if (p->enabled) if (p->initialized==0){ p->Init(p); GPIOA->ALTFUNCSET = (1 << 4) + (1 << 5) + (1 << 6); GPIOA->DENSET = (1 << 4) + (1 << 5) + (1 << 6); SIU->REMAPAF_bit.ECAP0EN = 1; SIU->REMAPAF_bit.ECAP1EN = 1; SIU->REMAPAF_bit.ECAP2EN = 1; p->initialized=1; } } void DPReCAP_msCalc(TDPReCAP* p) { p->milsec++;//счетчик времени отсутствия меток if (p->milsecREF != p->milsecPrevREF) { p->milsecFIX=p->milsecREF; p->speedMinREF = _IQdiv(p->TsNomMilsec, p->milsecFIX); p->milsecPrevREF = p->milsecREF; } p->ErrorLevelTimeCounterBig++; if (p->ErrorLevelTimeCounterBig > 10000) { p->ErrorLevel = p->ErrorLevelCounter; p->ErrorLevelCounter = 0; p->ErrorLevelTimeCounterBig = 0; } p->ErrorLevelTimeCounter++; if (p->ErrorLevelTimeCounter > 1000) { if (p->WrongCodeCounterPerSec > p->WrongCodeCounterLimitPerSec){ p->SensorFault = 1; } else p->SensorFault = 0; p->WrongCodeCounterPerSec=0; p->ErrorLevelTimeCounter = 0; } if (p->CAP_WrongEdgeCntPrev != p->CAP_WrongEdgeCnt) p->ErrorLevelCounter++; p->CAP_WrongEdgeCntPrev = p->CAP_WrongEdgeCnt; } /*@}*/