芯教程丨平头哥助力昊芯HX2000系列芯片QEP电机测速

随着能源的日益短缺，科技的日趋智能化，高精度的脉冲测量，已日趋成为人们生产生活必然趋势。中科昊芯顺应时代要求，推出适用于高精度工业自动化运动控制的新版HXS320F28034PNT数字信号处理器DSP，芯片QEP模块以16位T法与32位M法，适配于较低与较高速度等级测速，更加有效助力于工程师实现高精度脉冲测量，广泛应用于电动车、电动汽车、轨道交通、全电飞机、新能源发电、机器人等工业自动化高精度控制领域。

 

 

 

自平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“CDK”）支持HX2000系列芯片调试以来，本期以QEP测速实例对QEP电机测速展开介绍。

 

HX2000系列QEP测速的实现方式如下：采用GPIO MUX定义引脚：获取差分编码器正交脉冲QEPA与QEPB、索引QEPI信号；通过QDECCTL[XCR]选择，上升沿、下降沿或双边沿捕获计数方式，得到时钟信号xCLK；经解码QDU逻辑处理，得到方向的高低电平信号iDIR；通过QDECCTL[QSRC]选择引脚模式：正交、方向、增或减计数，读取方向QDIR、时钟QCLK信号；通过QEPCTL[PCRM]选择，位置计数控制PCCU模式：索引位置事件、最大位置锁存、单位超时锁存；使能QEPCTL[QPEN]，捕获N线光电编码器输出双边沿脉冲，使位置计数器产生计数，从而计算电机转速，常用方法如下：

 

 

（1）T法：一个脉冲周期fclk内，捕获脉冲计数，载入16位定时器QCTMR。单位事件发生时，更新载入QCPRDLAT，电机转速n=60*fclk/(4N*QCPRDLAT)。QCTMR上溢时，位置方向QDIR将变化，使捕获单元QEPSTS[COEF]发生错误标志，故仅适用于低速测量。

（2）M法：规定检测事件Tc内，捕获脉冲计数。单位事件发生时，锁存到32位QPOSILAT和QPOSSLAT，故电机转速n=60*QPOSSLAT/(4N*Tc)，适用于高速测量。

 

 

 

由此设计QEP测速实例：EPWM配置1KHz PWM波，模拟1000线编码器旋转，EQEP采用M法与T法测量60rpm与6000rpm下旋转的转速，单位周期为SysFreq*100，采用上升沿计数，捕获得到脉冲计数，实现转速测量，采用定时器中断实现三种不同功能切换，故硬件连接如下：GPIO0-GPIO20,GPIO1-GPIO21。

 

 

基于以上分析，在CDK上开发QEP脉冲捕获输出，代码包括：EPWM与EQEP的GPIO引脚配置，EPWM 1KHz两路互差90°的PWM波输出配置，EQEP单位时间锁存计数捕获功能配置，定时器Timer0配置，计数捕获、M法与T法测速程序及其功能切换的定时器中断服务程序，主程序调用执行。

 

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1.int main(void)2.{3.  /*初始化系统控制*/4.  InitSysCtrl();5.  /*初始EPWM GPIO*/6.  InitEPwm1Gpio();7.  /*EQEP1引脚配置*/8.  InitEQep1Gpio();9.  /*初始化LED配置，用于指示实际转速是否到达给定转速*/10.  InitLED();11.  /*关中断*/12.  InitPieCtrl();13.  /*清中断*/14.  IER = 0x0000;15.  IFR = 0x0000;16.  /*初始化PIE中断向量表*/17.  InitPieVectTable();18.  /*定时器配置*/19.  Timer0_init();20.  EALLOW;21.  /*将timer0_ISR入口地址赋给TINT0，执行M法、T法测速切换中断服务程序*/22.  PieVectTable.TINT0 = &timer0_ISR;23.  EDIS;24.  /*电机转速初始化*/25.  MotorSpeed_init();26.  EALLOW;27.  /*禁用TBCLK同步，允许EPWM初始化配置*/28.  SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 0;29.  EDIS;30.  /*配置epwm1，用于模拟编码器旋转*/31.  EPWM1_Config();32.  EALLOW;33.  /*使能TBCLK同步，EPWM配置功能起作用*/34.  SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC = 1;35.  EDIS;36.  /*EQEP脉冲捕获配置*/37.  EQEP_pulseCap();38.  /*使能打开相应的CPU IER中断*/39.  IER |= M_INT1;40.  /*使能打开相应的PIE IER中断*/41.  PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;42.  /*使能打开全局中断*/43.  EINT;44.  while(1)45.  {}46.  return 0;47.}

 

CDK上开发QEP测速程序，其编译结果为：

 

 

编译通过后，就可以开始调试了，其中M法测速调试结果如下：

 

 

T法测速调试结果如下：

 

 

所捕获的光电编码器QEP正交脉冲波形为：