單片機(jī)ADC&GPT功能在馬達(dá)和電源項(xiàng)目中的應(yīng)用

嵌入式專欄 · 發(fā)表于 5 天前

在馬達(dá)或電源工程中，往往需要采集多路AD信號(hào)，且這些信號(hào)的優(yōu)先級(jí)和采樣時(shí)機(jī)不相同。本篇介紹在使用RA-T系列芯片建立馬達(dá)或電源工程時(shí)，如何根據(jù)需求來(lái)設(shè)置主要功能模塊ADC&GPT，包括采樣通道打包和分組，GPT觸發(fā)啟動(dòng)的設(shè)置。本文以RA6T2為范例，結(jié)果可推廣到RA-T系列其他芯片和相關(guān)領(lǐng)域。

在馬達(dá)或電源工程中，需采樣的信號(hào)眾多。但是采樣信號(hào)的重要性并不相同，一般按優(yōu)先級(jí)可分為兩類：

1）算法必須使用的采樣數(shù)據(jù)，需在每個(gè)載波（算法）周期更新，優(yōu)先級(jí)和實(shí)時(shí)性要求較高，比如馬達(dá)工程里的電機(jī)的三相電流，電源工程里的輸出目標(biāo)的電壓或者電流。

2）變化頻率不高或幅度基本穩(wěn)定的采樣數(shù)據(jù)，有些不參與算法處理，但是仍需采集，以輔助系統(tǒng)控制，或者監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，比如馬達(dá)工程的母線電壓，電源系統(tǒng)的輸入電壓，關(guān)鍵元器件溫度采樣等。

為了使設(shè)計(jì)更為靈活，RA6T2 ADC模塊采用虛擬通道的概念。客戶可以不受物理位置的限制，將相同類型功能通道編制到相鄰的虛擬通道位置，然后打包成group。通過(guò)對(duì)整體group屬性設(shè)置，統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制通道的動(dòng)作。

特別對(duì)于兩個(gè)單元共享的20-28通道，可以自由選擇，靈活使用。

以瑞薩官方提供的無(wú)位置傳感器FOC樣例工程為例，這個(gè)應(yīng)用中需采樣5個(gè)信號(hào)。

更多信息可復(fù)制下方鏈接至瀏覽器打開(kāi)：
https://www.renesas.cn/cn/zh/document/scd/sensorless-vector-control-permanent-magnet-synchronous-motor-mckmcb-ra-family-sample-code?r=1542426

其中三相電流信號(hào)Iu，Iv，Iw參與FOC算法執(zhí)行，需每個(gè)周期更新，實(shí)時(shí)處理。母線電壓BUS_voltage和驅(qū)動(dòng)信號(hào)Rotation speed command實(shí)時(shí)性沒(méi)有這么高，可以另行處理。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下：

我們可以把實(shí)時(shí)處理的三相電流采樣打包成一個(gè)group（此樣例中為group0）。

把母線電壓和其他采樣打包成另一個(gè)group（此樣例中為group1）。

在每個(gè)載波周期中需更新AD采樣值，則設(shè)置group0和group1都由GPT觸發(fā)啟動(dòng)（在本應(yīng)用中，使用兩組ADC分屬不同的ADC單元，所以group標(biāo)號(hào)設(shè)置順序，不影響工程性能，可隨意設(shè)置），這樣AD采樣時(shí)機(jī)與載波周期相關(guān)聯(lián)。

此樣例工程所使用方案為三電阻采樣，需在每載波周期GPT下溢時(shí)刻觸發(fā)ADC采樣。請(qǐng)看本實(shí)例，可設(shè)置觸發(fā)在向下計(jì)數(shù)時(shí)觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換，并且技術(shù)匹配點(diǎn)為0，則下溢觸發(fā)時(shí)刻設(shè)置完成。

在group0中設(shè)置采樣完成中斷使能，使group0采樣完成后立即進(jìn)入中斷，執(zhí)行FOC算法。這樣設(shè)計(jì)的目的是在采集完FOC算法所必須的三相電流數(shù)據(jù)后，就立即執(zhí)行FOC算法�？梢允拐麄€(gè)系統(tǒng)邏輯運(yùn)行設(shè)計(jì)更緊湊、合理。

具體到不同實(shí)際應(yīng)用，如果采樣通道確需打包為兩個(gè)或兩個(gè)以上的group，建議參考數(shù)據(jù)手冊(cè)Table 36.4，將優(yōu)先級(jí)高的采樣信號(hào)（如此處的三相電流采樣）選擇同一個(gè)采樣單元（如此處ADC0）的所屬通道（比如本樣例工程使用AN000，AN002，AN004），將優(yōu)先級(jí)低的采樣信號(hào)（如此處的母線電壓和驅(qū)動(dòng)信號(hào)）選擇另外的采樣單元（如此處ADC1）的所屬通道（比如本樣例工程使用AN006，AN008），這樣可以使兩個(gè)采樣單元同時(shí)觸發(fā)執(zhí)行，提高運(yùn)行效率。

如果需設(shè)置超過(guò)2個(gè)以上group，且由同一個(gè)觸發(fā)源啟動(dòng)，并且使用的是同一個(gè)采樣單元，此時(shí)小標(biāo)號(hào)的group0優(yōu)先級(jí)高，會(huì)先執(zhí)行。比如，group0由采樣單元0中的3個(gè)通道組成，group1由采樣單元0中的2個(gè)通道組成，那么當(dāng)發(fā)生觸發(fā)時(shí)，group0優(yōu)先級(jí)高，先執(zhí)行，然后執(zhí)行g(shù)roup1。所以，請(qǐng)用戶在使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，按照系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)設(shè)置group。
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