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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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2 系统的软件设计
2.1 定时器工作方式
在S3C44B0X中，每个定时器具有一个倒计时器，通过定时器时钟源驱动16位倒计时寄存器TCNTn。定时器启动前，要向定时计数缓冲区寄存器（TCNTBn）写入一个初始值，这个值在定时器启动时载入到倒计时器TCNTn中。在定时器的比较缓冲器寄存器（TCMPBn）中同样也要写入一初始值，运行时用来载入到比较寄存器TCMPn中与倒计时器TCNTn的值相比较。系统启动时，需要通过置手动刷新位的方式，将TCMPBn和TCNTBn这两个缓冲区的值载入到TCMPn和TCNTn中。TCMPBn和TCNTBn这两个缓冲区的应用（即双缓冲器）使定时器能够在频率和占空比同时变化时，仍然产生一个稳定的输出。一般启动定时器的步骤如下：
1），将初始值写入到TCNTBn和TCMPBn中。
2），设置对应定时器的自动重载位
3），设置对应定时器的手动更新位,反向器置为off状态.
3），设置对应定时器的启动位来启动定时器，同时清除手动更新位。
此时定时器TCNTn开始倒计数，当TCNTn具有与TCMPn相同的值时，TOUTn的逻辑电平由低变高。当计数器TCNTn到达0时将产生定时器中断请求，通知CPU定时器操作已经完成。此时，如果自动重载控制位使能，TCNTBn的值会自动载入到TCNTn寄存器中，并开始下一操作周期。如果通过清除定时器使能位等方法使定时器停止，计数值将不会自动重载。{{分页}}
2.2 调制PWM
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation—PWM)是指将输出信号的基本周期固定，通过调整基本周期内工作周期的大小来控制输出功率。对于一个定时器来说，其时钟源输入频率一般不变，即TCFG0（定时器预分频值）和TCFG1（定时器分割值）的值设定后就不需改变。这样对于PWM提供了一个稳定的时钟源。电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快。系统中PWM脉冲频率就由TCNTBn决定，PWM脉冲宽度值则由TCMPBn的值来决定，而占空比即为TCMPn/TCNTn。如果要使电机转速下降，即得到一个比较低的PWM脉宽输出值，可以减少TCMPBn的值；要使电机转速增加，即得到一个更高的PWM的输出值，可以增加TCMPBn的值。由于双缓冲器的特性，下一个PWM周期的TCMPBn值可以通过ISR（中断服务程序）或其他手段在当前PWM周期中低电平时的任何一点写入,即在程序中可以通过中断重新设定TCMPBn的值来改变电机的转速。缓冲区TCMPBn，TCNTBn的值不一定等于这个周期的TCMPn，TCNTn的值，但一定是TCMPn，TCNTn的下一个周期的值。
2.3 程序代码
本文中的应用程序是在ADS1.2的开发环境下交叉编译后下载到Flash中运行的。程序代码（以定时器1为例）:
//初始化端口
void Init_PortE( )
{
rPCONE=0x5a00; //定义I/O口//PE4,PE5,PE6,PE7的//功能
rPUPE=0xf8; //禁止相应位的电阻上拉使能
}
//启动A号电机，此电机由定时器1控制
void Start_MotorA ( )
{
rTCNTB1=Motor_CONT;//给两个缓冲器//赋值
rTCMPB1=Motor_cont;
rTCON |=(0x01<<11); //定时器1自动重载
rTCON |=(0x01<<9); //手动刷新置位
rTCON &= ~ (0x01<<10); //关反向器
rTCON |=(0x01<<8); //启动定时器1
rTCON &= ~ (0x01<<9); //清手动刷新位
}
//A电机停止
void Stop_Motor1()
{
rTCON &= ~ (0x01<<8); //清定时器1使能位
}
//改变电机占空比和转向
void SetPWM (int valueA, int drct)
{
rPDATE=drct; // drct定义PE6口输出高电平还是低电平，控制电机转向
rTCMPB1=Motor_COUNT*valueA/0x64;//valueA为占空比,亦可设置valueA为0使电机A停//止转动。
}{{分页}}
另一电机的相关设置同上。小车行进过程中可以同时改变两组PWM的占空比来调节小车的行驶速度；通过设置两组不同的占空比形成两个车轮的转速差达到改变行驶方向的目的。
在对比了100Hz，1KHz，10KHz的PWM输出驱动电机的情况发现：当频率为100 Hz时，电机运行呈间隙转动状态；当频率为10KHz时，电机运行不平稳；当频率为1KHz时，不同占空比下电机运行都很平稳，转速、转向改变迅速。图3是由示波器产生的PWM频率为1KHz，占空比为30％，电机反转情况下的调制波形。
3 结束语
本文中所设PWM的输出频率为1KHZ，所用直流电机是120转/分钟，额定电压为12V（电机外不加其他感性负载）。本课题最终实现的是基于ARM的嵌入式智能小车系统，而直流电机的PWM调速控制是其中一个重要的子系统。实验证明，Samsung公司的16/32位RISC处理器S3C44B0X对调制PWM实现方便，可编程，电机转速、转向的改变迅速，无停顿，可以很好的为智能小车服务。 |
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