工業分享:基於MPC5634的控製器多路AD采樣的方案設計
發布時間:2014-10-10 責任編輯:echolady
【導讀】汽車隊控製係統的要求不斷提升,AD采樣設計模塊也成為汽車控製中不可或缺的部分。AD采樣的速度和精度關係到汽車控製器的執行。本文中詳述了基於MPC5634的控製器多路AD采樣的方案,通過增強型內存訪問(DMA)方式,在自動在增強型隊列式模數轉換器eQADC模塊和RAM之間自動轉移數據,使模擬信號的采集更加精準高效。
一、增強型存儲器直接訪問(DMA)模塊
DMA控製器是總線上的一個主機,能夠在片內資源(Flash 、RAM和I/O外設等)以及片外資源之間傳輸數據。DMA有32個通道,在某個時刻隻能有一個通道成為總線上的主機並進行數據傳輸。為了解決他們之間的衝突,DMA有兩種可編程的優先級機製:固(gu)定(ding)優(you)先(xian)級(ji)機(ji)製(zhi)和(he)輪(lun)詢(xun)優(you)先(xian)級(ji)機(ji)製(zhi)。一(yi)旦(dan)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)成(cheng)為(wei)主(zhu)機(ji),該(gai)通(tong)道(dao)將(jiang)通(tong)過(guo)先(xian)讀(du)再(zai)寫(xie)的(de)操(cao)作(zuo)方(fang)式(shi),把(ba)數(shu)據(ju)從(cong)一(yi)個(ge)存(cun)儲(chu)器(qi)地(di)址(zhi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)存(cun)儲(chu)器(qi)地(di)址(zhi)。每(mei)個(ge)DMA通道都有一個獨立的傳輸控製描述符(TDCn)。
二、增強型隊列式模數轉換器eQADC模塊
1、eQADC的命令格式
eQADC有配置命令和轉換命令兩種命令格式。配置命令用於對eQADC模塊進行初始化設置,像使能ADC模塊單元,設置時鍾分頻因子,轉換速率因子,使能DMA請求等;轉換命令主要用於設置采集哪個通道,用哪個ADC模塊單元轉換,轉換的結果放在6個結果緩存的哪一個裏麵,是否對采集的結果進行校正等。
2、eQADC模塊的結構
MPC5634的eQADC模塊有兩個可獨立工作的ADC轉換單元(ADC0和ADC1),40路模擬通道(可擴展),0~5V的轉換範圍,轉換精度有8位、10位、12位三種精度可選,具有軟件和硬件兩種觸發方式,采樣方式有單次方式和連續方式等,ADC的工作時鍾可達15MHz.速率和精度可以滿足汽車控製器的要求。圖1為eQADC模塊的結構框圖,顯示了eQADC模塊的主要組成部分。

圖1:eQADC模塊的結構框圖
3、命令緩存CFIFO的工作機製
eQADC模塊有6個命令緩存CFIFO,每個CFIFO有4個深度,CFIFO有單次掃描和連續掃描的操作模式,配置為不同的掃描模式時,CFIFO就有不同的觸發機製。當配置為單次掃描模式時,每次會使存儲於隊列中的eQADC轉換命令序列執行一次。當設置為連續掃描模式時,隻要隊列啟動後,就可以持續的運行。數據的流程如圖2所示。

圖2:數據流程
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三、多路eQADC采樣程序設計
在這次的設計中,數據的傳輸是通過DMA進行的。多路eQADC采樣程序設計主要包括命令隊列、結果隊列的定義,eQADC的初始化,DMA初始化,觸發CFIFO等。程序的設計流程如圖3。

圖3:程序流程
1、定義數組
本文中cQUEUE0[40]被定義為轉換命令的存儲數組,rQUEUE0[40]被定義為轉換結果的存儲數組。把所有通道的轉換命令分別放在數組cQUEUE0[40]中,最後采集的結果分別放在數組rQUEUE0[40]中,這個可以隨時讀取rQUEUE0[40]中的數據被汽車控製器所用。
2、初始化DMA
TCD0對應於CFIFO0,TCD1對應於RFIFO0.由於本設計隻要一個命令緩存CFIFO0和一個結果緩存RFIFO0就可以滿足設計要求,故隻用到一個CFIFO0,一個RFIFO0,以及與他們對應的TCD0和TCD1.設置TCD0:源地址為&cQUEUE0,目的地址為0xFFF80010,源地址偏移為4,傳輸的大小為32位,次要字節傳輸數NBYTES為2;主迭代數為40;設置TCD1:源地址為&rQUEUE0,目的地址為0xFFF80032,源地址偏移為4,傳輸的大小為16位,次要字節傳輸數NBYTES為2;主迭代數為40.
3、初始化eQADC
初始化轉換命令的存儲數組cQUEUE0[40],本設計是采用ADC0模塊單元,12位精度,采用校正,一次采集40個通道的模擬量。配置eQADC的寄存器,時鍾分頻因子為2,使能DMA0,DMA1請求等。
4、校正寄存器的設置
本項目的芯片功能很強大,以前的校正都需要外麵加硬件來校正采樣結果,MPC5634自帶的有校正功能,本項目采用的校正是這樣的:ADC的初步轉換結果將通過MAC單元來完成校正。MAC單元執行下列算法來進行校正:
Idealresult=GCCXADCresult+OCC+2 (1)
GCC為增益校正的常數,它是在寄存器ADCn_GCCR中定義的;OCC為偏移量校正常數,它在寄存器ADCn_OCCR中定義的。
GCCR與OCCR的值是需要計算來確定的。通過以下公式進行求解:
Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (2)
Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (3)
為了求出GCCR與OCCR的值,我們隻需要兩個通道的理想結果和實際的結果就行了,通道44和通道43的電壓值分別對應0.25Vdd和0.5Vdd.而他們的實際結果可以采集到。因此,可以求出GCCR和OCCR的值。
5、使能DMA請求
設置使能DMA0和DMA1請求。
6、觸發CFIFO0
設置CFIFO0為連續轉換模式,這樣就可以連續、持chi續xu地di采cai集ji信xin號hao,並bing及ji時shi把ba采cai集ji的de結jie果guo放fang到dao結jie果guo存cun儲chu數shu組zu中zhong,如ru此ci就jiu可ke以yi保bao證zheng汽qi車che控kong製zhi器qi在zai結jie果guo存cun儲chu數shu組zu中zhong所suo讀du取qu的de數shu據ju為wei最zui新xin的de采cai集ji結jie果guo,可ke以yi使shi控kong製zhi器qi根gen據ju最zui新xin的de數shu據ju來lai控kong製zhi各ge個ge執zhi行xing器qi。
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