mirror of
https://github.com/espressif/esp-idf.git
synced 2024-10-05 20:47:46 -04:00
7638235311
In esp32p4, the MCPWM has a new feature, mainly ETM-oriented. Each operator has two event comparators, can generate an event when the count value of the timer that operator connects is equal to the value of event comparator.
1038 lines
68 KiB
ReStructuredText
1038 lines
68 KiB
ReStructuredText
电机控制脉宽调制器 (MCPWM)
|
||
===========================================
|
||
|
||
:link_to_translation:`en:[English]`
|
||
|
||
|
||
MCPWM 外设是一个多功能 PWM 生成器，集成多个子模块，在电力电子应用（如电机控制、数字电源等）中至关重要。MCPWM 外设通常适用于以下场景：
|
||
|
||
- 数字电机控制，如有刷/无刷直流电机、RC 伺服电机
|
||
- 基于开关模式的数字电源转换
|
||
- 功率数模转换器 (Power DAC)，其中占空比等于 DAC 的模拟值
|
||
- 计算外部脉宽，并将其转换为其他模拟值，如速度、距离
|
||
- 为磁场定向控制 (FOC) 生成空间矢量调制 (SVPWM) 信号
|
||
|
||
外设的主要子模块如下图所示：
|
||
|
||
.. blockdiag:: /../_static/diagrams/mcpwm/mcpwm_overview.diag
|
||
:caption: MCPWM 概述
|
||
:align: center
|
||
|
||
- **MCPWM 定时器模块**：最终输出 PWM 信号的时间基准。它也决定了其他子模块的事件时序。
|
||
- **MCPWM 操作器模块**：生成 PWM 波形的关键模块。它由其他子模块组成，如比较器、PWM 生成器、死区生成器和载波调制器。
|
||
- **MCPWM 比较器模块**：输入时间基准值，并不断与配置的阈值进行比较。当定时器计数值等于任何一个阈值时，生成一个比较事件，MCPWM 生成器随即相应更新其电平。
|
||
- **MCPWM 生成器模块**：根据 MCPWM 定时器、MCPWM 比较器等子模块触发的各种事件，生成一对独立或互补的 PWM 波形。
|
||
- **MCPWM 故障检测模块**：通过 GPIO 交换矩阵检测外部的故障情况。检测到故障信号时，MCPWM 操作器将强制所有生成器进入预先定义的状态，从而保护系统。
|
||
- **MCPWM 同步模块**：同步 MCPWM 定时器，以确保由不同的 MCPWM 生成器最终生成的 PWM 信号具有固定的相位差。可以通过 GPIO 交换矩阵和 MCPWM 定时器事件生成同步信号。
|
||
- **死区生成器模块**：在此前生成的 PWM 边沿上插入额外的延迟。
|
||
- **载波模块**：可通过 PWM 波形生成器和死区生成器，将一个高频载波信号调制为 PWM 波形，这是控制功率开关器件的必需功能。
|
||
- **制动控制**：MCPWM 操作器支持配置检测到特定故障时生成器的制动控制方式。根据故障的严重程度，可以选择立即关闭或是逐周期调节 PWM 输出。
|
||
- **MCPWM 捕获模块**：独立子模块，不依赖于上述 MCPWM 操作器工作。捕获模块包括一个专用的定时器和几个独立的通道，每个通道都与 GPIO 相连。GPIO 上的脉冲触发捕获定时器以存储时间基准值，随后通过中断进行通知。此模块有助于更加精准地测量脉宽。此外，捕获定时器也可以通过 MCPWM 同步子模块进行同步。
|
||
|
||
功能概述
|
||
-------------------
|
||
|
||
下文将分节概述 MCPWM 的功能：
|
||
|
||
.. list::
|
||
|
||
- :ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` - 介绍各类 MCPWM 模块的分配，如定时器、操作器、比较器、生成器等。随后介绍的 IO 设置和控制功能也将围绕这些模块进行。
|
||
- :ref:`mcpwm-timer-operations-and-events` - 介绍 MCPWM 定时器支持的控制功能和事件回调。
|
||
- :ref:`mcpwm-comparator-operations-and-events` - 介绍 MCPWM 比较器支持的控制功能和事件回调。
|
||
- :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events` - 介绍如何针对 MCPWM 定时器和比较器生成的特定事件，设置 MCPWM 生成器的相应执行操作。
|
||
- :ref:`mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-generator-configurations` - 介绍一些经典 PWM 波形的生成器配置。
|
||
- :ref:`mcpwm-dead-time` - 介绍如何设置 MCPWM 生成器的死区时间。
|
||
- :ref:`mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-dead-time-configurations` - 介绍一些经典 PWM 波形的死区配置。
|
||
- :ref:`mcpwm-carrier-modulation` - 介绍如何在最终输出的 PWM 波形上调制高频载波。
|
||
- :ref:`mcpwm-faults-and-brake-actions` - 介绍如何为 MCPWM 操作器配置特定故障事件下的制动操作。
|
||
- :ref:`mcpwm-generator-force-actions` - 介绍如何强制异步控制生成器的输出水平。
|
||
- :ref:`mcpwm-synchronization` - 介绍如何同步 MCPWM 定时器，并确保生成的最终输出 PWM 信号具有固定的相位差。
|
||
- :ref:`mcpwm-capture` - 介绍如何使用 MCPWM 捕获模块测量信号脉宽。
|
||
:SOC_MCPWM_SUPPORT_ETM: - :ref:`mcpwm-etm-event-and-task` - MCPWM 提供了哪些事件和任务可以连接到 ETM 通道上。
|
||
- :ref:`mcpwm-power-management` - 介绍不同的时钟源对功耗的影响。
|
||
- :ref:`mcpwm-iram-safe` - 介绍如何协调 RMT 中断与禁用缓存。
|
||
- :ref:`mcpwm-thread-safety` - 列出了由驱动程序认证为线程安全的 API。
|
||
- :ref:`mcpwm-kconfig-options` - 列出了针对驱动的数个 Kconfig 支持选项。
|
||
|
||
.. _mcpwm-resource-allocation-and-initialization:
|
||
|
||
资源配置及初始化
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
如上图所示，MCPWM 外设由数个子模块组成。本节将介绍各个子模块的资源配置方式。
|
||
|
||
MCPWM 定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_timer` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_timer_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 定时器为对象。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的定时器彼此独立。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::intr_priority` 设置中断的优先级。如果设置为 ``0``，则会分配一个默认优先级的中断，否则会使用指定的优先级。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::clk_src` 设置定时器的时钟源。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::resolution_hz` 设置定时器的预期分辨率。内部驱动将根据时钟源和分辨率设置合适的分频器。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::count_mode` 设置定时器的计数模式。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::period_ticks` 设置定时器的周期，以 Tick 为单位（通过 :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::resolution_hz` 设置 Tick 分辨率）。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::update_period_on_empty` 设置当定时器计数为零时是否更新周期值。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_config_t::update_period_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新周期值。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_timer` 将返回一个指向已分配定时器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲定时器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_timer` 函数将释放已分配的定时器。
|
||
|
||
MCPWM 操作器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_operator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 操作器为对象。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的操作器彼此独立。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::intr_priority` 设置中断的优先级。如果设置为 ``0``，则会分配一个默认优先级的中断，否则会使用指定的优先级。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_tez` 设置是否在定时器计数为零时更新生成器操作。此处及下文提到的定时器指通过 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 连接到操作器的定时器。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新生成器操作。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_gen_action_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新生成器操作。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_tez` 设置当定时器计数为零时是否更新死区时间。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新死区时间。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_config_t::update_dead_time_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新死区时间。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_operator` 将返回一个指向已分配操作器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲操作器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_operator` 函数将释放已分配的操作器。
|
||
|
||
MCPWM 比较器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_comparator` 函数，以一个 MCPWM 操作器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_comparator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 比较器为对象。操作器句柄由 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 生成，结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::intr_priority` 设置中断的优先级。如果设置为 ``0``，则会分配一个默认优先级的中断，否则会使用指定的优先级。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tez` 设置当定时器计数为零时是否更新比较阈值。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tep` 设置当定时器计数达到峰值时是否更新比较阈值。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_sync` 设置当定时器接收同步信号时是否更新比较阈值。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_comparator` 将返回一个指向已分配比较器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 操作器中没有空闲比较器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_comparator` 函数将释放已分配的比较器。
|
||
|
||
MCPWM 生成器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_generator` 函数，以一个 MCPWM 操作器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_generator_config_t` 为参数，分配一个 MCPWM 生成器为对象。操作器句柄由 :cpp:func:`mcpwm_new_operator` 生成，结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::gen_gpio_num` 设置生成器使用的 GPIO 编号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::invert_pwm` 设置是否反相 PWM 信号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::io_od_mode` 设置是否启用漏极开路输出。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_generator_config_t::pull_down` 用来设置是否启用内部上下拉电阻。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_generator` 将返回一个指向已分配生成器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 操作器中没有空闲生成器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_generator` 函数将释放已分配的生成器。
|
||
|
||
MCPWM 故障
|
||
~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 故障分为两种类型：来自 GPIO 的故障信号和软件故障。
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_gpio_fault` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_gpio_fault_config_t` 为参数，分配一个 GPIO 故障为对象。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::group_id` 设置 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的 GPIO 故障彼此独立，也就是说，1 组的操作器无法检测到 0 组的 GPIO 故障。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::intr_priority` 设置中断的优先级。如果设置为 ``0``，则会分配一个默认优先级的中断，否则会使用指定的优先级。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::gpio_num` 设置故障所使用的 GPIO 编号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::active_level` 设置故障信号的有效电平。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_fault_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_gpio_fault` 将返回一个指向已分配故障的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当指定 MCPWM 组中没有空闲 GPIO 故障时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
调用函数 :cpp:func:`mcpwm_soft_fault_activate` 使一个软件故障对象触发故障，无需等待来自 GPIO 的真实故障信号。调用 :cpp:func:`mcpwm_new_soft_fault` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_soft_fault_config_t` 为参数，分配一个软件故障为对象。该结构体暂时保留，供后续使用。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_soft_fault` 将返回一个指向已分配故障的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当内存不足以支持该故障对象时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NO_MEM` 错误。虽然软件故障和 GPIO 故障是不同类型的故障，但返回的故障句柄为同一类型。
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_fault` 函数将释放已分配的故障。此函数同时适用于软件故障和 GPIO 故障。
|
||
|
||
MCPWM 同步源
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
同步源用于同步 MCPWM 定时器和 MCPWM 捕获定时器，分为三种类型：来自 GPIO 的同步源、软件生成的同步源和 MCPWM 定时器事件生成的同步源。
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_gpio_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t` 为参数，分配一个 GPIO 同步源。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::group_id` 指定 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。需注意，位于不同组的 GPIO 同步源彼此独立，也就是说，1 组的定时器无法检测到 0 组的 GPIO 同步源。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::gpio_num` 设置同步源使用的 GPIO 编号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::active_neg` 设置同步信号在下降沿是否有效。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gpio_sync_src_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_gpio_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲 GPIO 时钟源时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_timer_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_timer_sync_src_config_t` 为参数，分配一个定时器事件同步源。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_src_config_t::timer_event` 指定产生同步信号的定时器事件。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_src_config_t::propagate_input_sync` 是否广播输入同步信号（即将输入同步信号传输到其同步输出）。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_timer_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，若是分配的同步源此前已分配给了同一个定时器，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
|
||
|
||
也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_new_soft_sync_src` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_soft_sync_config_t` 为参数，分配一个软件同步源。该结构体暂时保留，供后续使用。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_soft_sync_src` 将返回一个指向已分配同步源的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当内存不足以支持分配的同步源时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NO_MEM` 错误。需注意，为确保软件同步源能够正常工作，应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_soft_sync_activate`。
|
||
|
||
相反，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_sync_src` 函数将释放分配的同步源对象。此函数适用于所有类型的同步源。
|
||
|
||
MCPWM 捕获定时器和通道
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 组有一个专用定时器，用于捕获特定事件发生时的时间戳。捕获定时器连接了数个独立通道，每个通道都分配了各自的 GPIO。
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_timer` 函数，以配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_capture_timer_config_t` 为参数，分配一个捕获定时器。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::group_id` 设置 MCPWM 组 ID，范围为 [0, :c:macro:`SOC_MCPWM_GROUPS` - 1]。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::clk_src` 设置捕获定时器的时钟源。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::resolution_hz` 设置捕获定时器的预期分辨率。内部驱动将根据时钟源和分辨率设置合适的分频器。设置为 ``0`` 时，驱动会自己选取一个适当的分辨率，后续你可以通过 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_get_resolution` 查看当前定时器的分辨率。
|
||
|
||
.. only:: not SOC_MCPWM_CAPTURE_CLK_FROM_GROUP
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
在 {IDF_TARGET_NAME} 中，:cpp:member:`mcpwm_capture_timer_config_t::resolution_hz` 参数无效，捕获定时器的分辨率始终等于 :cpp:enumerator:`MCPWM_CAPTURE_CLK_SRC_APB`。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_capture_timer` 将返回一个指向已分配捕获定时器的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当 MCPWM 组中没有空闲捕获定时器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
接下来，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 函数，以一个捕获定时器句柄和配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_capture_channel_config_t` 为参数，分配一个捕获通道。结构体定义为：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::intr_priority` 设置中断的优先级。如果设置为 ``0``，则会分配一个默认优先级的中断，否则会使用指定的优先级。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::gpio_num` 设置捕获通道使用的 GPIO 编号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::prescale` 设置输入信号的预分频器。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pos_edge` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::neg_edge` 设置是否在输入信号的上升沿和/或下降沿捕获时间戳。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pull_up` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::pull_down` 设置是否在内部拉高和/或拉低 GPIO。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::invert_cap_signal` 设置是否取反捕获信号。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_channel_config_t::io_loop_back` 设置是否启用回环模式。该模式仅用于调试，使用 GPIO 交换矩阵外设同时启用 GPIO 输入和输出。
|
||
|
||
分配成功后，:cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 将返回一个指向已分配捕获通道的指针。否则，函数将返回错误代码。具体来说，当捕获定时器中没有空闲捕获通道时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_del_capture_channel` 和 :cpp:func:`mcpwm_del_capture_timer` 将释放已分配的捕获通道和定时器。
|
||
|
||
MCPWM 中断优先级
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 允许为 定时器、操作器、比较器、故障以及捕获事件分别配置中断，中断优先级由各自的 ``config_t::intr_priority`` 决定。且同一个 MCPWM 组中的事件共享同一个中断源。注册多个中断事件时，中断优先级需要保持一致。
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
MCPWM 组注册多个中断事件时，驱动将以第一个事件的中断优先级作为 MCPWM 组的中断优先级。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-timer-operations-and-events:
|
||
|
||
定时器操作和事件
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
注册定时器事件回调
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 定时器运行时会生成不同的事件。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中定时器回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_callbacks_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_full` 设置定时器计数达到峰值时的回调函数。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_empty` 设置定时器计数为零时的回调函数。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_event_callbacks_t::on_stop` 设置定时器停止时的回调函数。
|
||
|
||
由于上述回调函数是在 ISR 中调用的，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
|
||
|
||
函数 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
|
||
|
||
此函数会在不启用 MCPWM 定时器的情况下延迟安装其中断服务。因此，需在调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 函数前调用该函数，否则将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。更多信息请参见 `启用和禁用定时器`_。
|
||
|
||
启用和禁用定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
在对定时器进行 IO 控制前，需要预先调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 函数启用定时器。这个函数将：
|
||
|
||
* 将定时器的状态从 **init** 切换到 **enable**。
|
||
* 若中断服务此前已通过 :cpp:func:`mcpwm_timer_register_event_callbacks` 函数延迟安装，则启用中断服务。
|
||
* 若选择了特定时钟源（例如 PLL_160M 时钟），则获取相应的电源管理锁。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-power-management`。
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_disable` 会将定时器切换回 **init** 状态、禁用中断服务并释放电源管理锁。
|
||
|
||
启动和停止定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
通过基本的 IO 控制，即可启动和停止定时器。使用不同的 :cpp:type:`mcpwm_timer_start_stop_cmd_t` 命令调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_start_stop` 便可立即启动定时器，或在发生特定事件时停止定时器。此外，还可以通过配置，让定时器仅计数一轮。也就是说，在计数达到峰值或零后，定时器自行停止。
|
||
|
||
连接定时器和操作器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 函数，连接分配的 MCPWM 定时器和 MCPWM 操作器。连接后，操作器即可将定时器作为时基，生成所需的 PWM 波形。需注意，MCPWM 定时器和操作器必须位于同一个组中。否则，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_ARG` 错误。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-comparator-operations-and-events:
|
||
|
||
比较器操作和事件
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
注册比较器事件回调
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 比较器可以在定时器计数器等于比较值时发送通知。若有函数需在比较事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_comparator_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中比较器回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_compare_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_comparator_event_callbacks_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_comparator_event_callbacks_t::on_reach` 设置当定时器计数器等于比较值时的比较器回调函数。
|
||
|
||
回调函数会提供类型为 :cpp:type:`mcpwm_compare_event_data_t` 的事件特定数据。由于上述回调函数是在 ISR 中调用的，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
|
||
|
||
函数 :cpp:func:`mcpwm_comparator_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
|
||
|
||
此函数会延迟安装 MCPWM 比较器的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_comparator` 移除。
|
||
|
||
设置比较值
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
运行 MCPWM 比较器时，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value` 设置比较值。需注意以下几点：
|
||
|
||
- 重新设置的比较值可能不会立即生效。比较值的更新时间通过 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tez` 或 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_tep` 或 :cpp:member:`mcpwm_comparator_config_t::update_cmp_on_sync` 配置。
|
||
- 请确保已经预先调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 将操作器连接至 MCPWM 定时器。否则，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
|
||
- 比较值不应超过定时器的计数峰值。否则，将无法触发比较事件。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-generator-actions-on-events:
|
||
|
||
生成器对事件执行的操作
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
设置生成器对定时器事件执行的操作
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的定时器事件，为生成器设置不同的操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_timer_event_action_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::event` 指定定时器事件，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_event_t` 查看支持的定时器事件。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_timer_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
|
||
|
||
可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION` 构建定时器事件操作条目。
|
||
|
||
需注意，:cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END` 结束。
|
||
|
||
也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_timer_event` 逐一设置定时器操作，无需涉及变量参数。
|
||
|
||
设置生成器对比较器事件执行的操作
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的比较器事件，为生成器设置不同的操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_compare_event_action_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::comparator` 指定比较器句柄。有关分配比较器的方法，请参见 `MCPWM 比较器`_。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_compare_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
|
||
|
||
可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION` 构建比较事件操作条目。
|
||
|
||
需注意，:cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END` 结束。
|
||
|
||
也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_compare_event` 逐一设置比较器操作，无需涉及变量参数。
|
||
|
||
设置生成器对故障事件执行的操作
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_fault_event` 并辅以操作配置，可以针对故障事件，为生成器设置操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_fault_event_action_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::fault` 指定用于触发器的故障。有关分配故障的方法，请参见 `MCPWM 故障`_。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_fault_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
|
||
|
||
当生成器所属的操作器中没有空闲触发器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
触发器支持的故障仅为 GPIO 故障，当传入故障不为 GPIO 故障时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_SUPPORTED` 错误。
|
||
|
||
可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_FAULT_EVENT_ACTION` 构建触发事件操作条目。
|
||
|
||
需注意，故障事件没有类似 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_fault_event` 这样的可变参数函数。
|
||
|
||
设置生成器对同步事件执行的操作
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_sync_event` 并辅以操作配置，可以针对同步事件，为生成器设置操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_sync_event_action_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::direction` 指定定时器计数方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::sync` 指定用于触发器的同步源。有关分配同步源的方法，请参见 `MCPWM 同步源`_。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_sync_event_action_t::action` 指定随即进行的生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
|
||
|
||
当生成器所属的操作器中没有空闲触发器时，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。[1]_
|
||
|
||
无论同步为何种类型，触发器仅支持一种同步操作，如果多次设置同步操作，将返回 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE` 错误。
|
||
|
||
可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_SYNC_EVENT_ACTION` 构建触发事件操作条目。
|
||
|
||
需注意，同步事件没有类似 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_sync_event` 这样的可变参数函数。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-generator-configurations:
|
||
|
||
经典 PWM 波形的生成器配置
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
本节提供了一些生成器支持生成的经典 PWM 波形，同时提供用于生成这些波形的代码片段。总的来说：
|
||
|
||
- 生成波形为 **对称波形** 还是 **不对称波形** 取决于 MCPWM 定时器的计数模式。
|
||
- 波形对的 **激活电平** 取决于占空比较小的 PWM 波形的电平。
|
||
- PWM 波形的周期取决于定时器的周期和计数模式。
|
||
- PWM 波形的占空比取决于生成器的各种操作配置组合。
|
||
|
||
单边不对称波形 - 高电平
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/single_edge_asym_active_high.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
单边不对称波形 - 低电平
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/single_edge_asym_active_low.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
}
|
||
|
||
脉冲位置不对称波形
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/pulse_placement_asym.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_TOGGLE),
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END()));
|
||
}
|
||
|
||
双沿不对称波形 - 低电平有效
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_asym_active_low.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, MCPWM_TIMER_EVENT_FULL, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION_END()));
|
||
}
|
||
|
||
双沿对称波形 - 低电平有效
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_sym_active_low.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
}
|
||
|
||
双沿对称波形 - 互补
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/dual_edge_sym_complementary.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_DOWN, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH),
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION_END()));
|
||
}
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-dead-time:
|
||
|
||
死区
|
||
^^^^^^^^^
|
||
|
||
在电力电子学中，常常会用到整流器和逆变器，这就涉及到了整流桥和逆变桥的应用。每个桥臂配有两个功率电子器件，例如 MOSFET、IGBT 等。同一桥臂上的两个 MOSFET 不能同时导通，否则会造成短路。实际应用中，在 PWM 波形显示 MOSFET 开关已关闭后，仍需要一段时间窗口才能完全关闭 MOSFET。因此，需要设置 :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events`，在已生成的 PWM 波形上添加额外延迟。
|
||
|
||
死区驱动器的工作方式与 **装饰器** 类似。在 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_dead_time` 函数的参数中，驱动接收主要生成器句柄 (``in_generator``)，并在应用死区后返回一个新的生成器 (``out_generator``)。需注意，如果 ``out_generator`` 和 ``in_generator`` 相同，这表示 PWM 波形中的时间延迟是以“就地”的方式添加的。反之，如果 ``out_generator`` 和 ``in_generator`` 不同，则代表在原 ``in_generator`` 的基础上派生出了一个新的 PWM 波形。
|
||
|
||
结构体 :cpp:type:`mcpwm_dead_time_config_t` 中列出了死区相关的具体配置：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::posedge_delay_ticks` 和 :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::negedge_delay_ticks` 设置 PWM 波形上升沿和下降沿上的延迟时间，以 Tick 为单位。若将这两个参数设置为 0，则代表绕过死区模块。死区的 Tick 分辨率与通过 :cpp:func:`mcpwm_operator_connect_timer` 连接操作器的定时器相同。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_dead_time_config_t::invert_output` 设置是否在应用死区后取反信号，以控制延迟边沿的极性。
|
||
|
||
.. warning::
|
||
|
||
由于硬件限制，同一种 delay 模块（``posedge delay`` 或者 ``negedge delay``）不能同时被应用在不同的 MCPWM 生成器中。例如，以下配置是无效的：
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dt_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 10,
|
||
};
|
||
// 给 generator A 叠加上升沿 delay
|
||
mcpwm_generator_set_dead_time(mcpwm_gen_a, mcpwm_gen_a, &dt_config);
|
||
// NOTE: 下面的操作是无效的，不能将同一种 delay 应用于不同的 generator 上
|
||
mcpwm_generator_set_dead_time(mcpwm_gen_b, mcpwm_gen_b, &dt_config);
|
||
|
||
然而，你可以为生成器 A 设置 ``posedge delay``，为生成器 B 设置 ``negedge delay``。另外，也可以为生成器 A 同时设置 ``posedge delay`` 和 ``negedge delay``，而让生成器 B 绕过死区模块。
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
也可以通过设置 :ref:`mcpwm-generator-actions-on-events` 来生成所需的死区，通过不同的比较器来控制边沿位置。但是，如果需要使用经典的基于边沿延迟并附带极性控制的死区，则应使用死区子模块。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-classical-pwm-waveforms-and-dead-time-configurations:
|
||
|
||
经典 PWM 波形的死区配置
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
本节提供了一些死区子模块支持生成的经典 PWM 波形，同时在图片下方提供用于生成这些波形的代码片段。
|
||
|
||
高电平有效互补
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_high_complementary.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 50,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
||
dead_time_config.flags.invert_output = true;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
低电平有效互补
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_low_complementary.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 50,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
.flags.invert_output = true
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
||
dead_time_config.flags.invert_output = false;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
高电平有效
|
||
~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_high.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 50,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
低电平有效
|
||
~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_active_low.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 50,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
.flags.invert_output = true
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 100;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
PWMA 上升沿延迟，绕过 PWMB 死区
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_reda_bypassb.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 50,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
};
|
||
// apply deadtime to generator_a
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
// bypass deadtime module for generator_b
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 0;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
PWMB 下降沿延迟，绕过 PWMA 死区
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_fedb_bypassa.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 0,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
};
|
||
// generator_a bypass the deadtime module (no delay)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
// apply dead time to generator_b
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 50;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
||
|
||
}
|
||
|
||
PWMB 上升下降沿延迟，绕过 PWMA 死区
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/mcpwm/deadtime_redb_fedb_bypassa.json
|
||
|
||
.. code:: c
|
||
|
||
static void gen_action_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb, mcpwm_cmpr_handle_t cmpa, mcpwm_cmpr_handle_t cmpb)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(gena,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpa, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH)));
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(genb,
|
||
MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, cmpb, MCPWM_GEN_ACTION_LOW)));
|
||
}
|
||
|
||
static void dead_time_config(mcpwm_gen_handle_t gena, mcpwm_gen_handle_t genb)
|
||
{
|
||
mcpwm_dead_time_config_t dead_time_config = {
|
||
.posedge_delay_ticks = 0,
|
||
.negedge_delay_ticks = 0,
|
||
};
|
||
// generator_a bypass the deadtime module (no delay)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(gena, gena, &dead_time_config));
|
||
// apply dead time on both edge for generator_b
|
||
dead_time_config.negedge_delay_ticks = 50;
|
||
dead_time_config.posedge_delay_ticks = 50;
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_generator_set_dead_time(genb, genb, &dead_time_config));
|
||
}
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-carrier-modulation:
|
||
|
||
载波调制
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
MCPWM 操作器具有载波子模块，可以根据需要（例如隔离式数字电源应用中）使用变压器传递 PWM 输出信号，实现电机驱动器的电气隔离。在电机需要在全负荷下稳定运行时，各个 PWM 输出信号都将占空比稳定保持在 100% 左右。由于变压器无法直接耦合非交替信号，需要使用载波子模块调制信号，生成交流电波形，从而实现耦合。
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_apply_carrier`，并提供配置结构体 :cpp:type:`mcpwm_carrier_config_t`，配置载波子模块：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::clk_src` 设置载波的时钟源。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::frequency_hz` 表示载波频率，单位为赫兹。内部驱动将根据时钟源和载波频率设置合适的分频器。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::duty_cycle` 表示载波的占空比。需注意，支持的占空比选项并不连续，驱动程序将根据配置查找最接近的占空比。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::first_pulse_duration_us` 表示第一个脉冲的脉宽，单位为微秒。该脉冲的分辨率由 :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::frequency_hz` 中的配置决定。第一个脉冲的脉宽不能为零，且至少为一个载波周期。脉宽越长，电感传导越快。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::invert_before_modulate` 和 :cpp:member:`mcpwm_carrier_config_t::invert_after_modulate` 设置是否在调制前和调制后取反载波输出。
|
||
|
||
具体而言，可调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_apply_carrier` 并将其配置为 ``NULL``，禁用载波子模块。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-faults-and-brake-actions:
|
||
|
||
故障检测和制动控制
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
MCPWM 操作器能够感知外部信号，接收有关电机故障、功率驱动器及其他连接设备的信息。这些故障信号封装在 MCPWM 故障对象中。
|
||
|
||
电机需配置故障模式以及检测到特定故障时的对应操作，例如拉低有刷电机的所有输出，或是锁定步进电机的电流状态等。此操作应使电机重回安全状态，降低故障导致损坏的可能性。
|
||
|
||
设置故障时操作器的制动模式
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 操作器对故障的响应方式为 **制动**。可以调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_set_brake_on_fault`，为每个故障对象配置不同的制动模式。制动的相关配置包含在结构体 :cpp:type:`mcpwm_brake_config_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::fault` 设置操作器响应的故障类型。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::brake_mode` 设置对应故障的制动模式，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_operator_brake_mode_t` 查看支持的制动模式。在 :cpp:enumerator:`MCPWM_OPER_BRAKE_MODE_CBC` 模式下，操作器将在故障消失后自行恢复正常，可以通过 :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::cbc_recover_on_tez` 和 :cpp:member:`mcpwm_brake_config_t::cbc_recover_on_tep` 配置恢复时间。在 :cpp:enumerator:`MCPWM_OPER_BRAKE_MODE_OST` 模式下，即使故障消失，操作器也无法恢复正常。此时，需要调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_recover_from_fault`，手动恢复操作器。
|
||
|
||
设置发生制动事件时的生成器操作
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_brake_event` 并辅以若干操作配置，可以针对不同的制动事件，为生成器设置不同的对应操作。操作配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_gen_brake_event_action_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::direction` 指定定时器的方向，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_timer_direction_t` 查看支持的方向。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::brake_mode` 指定制动模式，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_operator_brake_mode_t` 查看支持的制动模式。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_gen_brake_event_action_t::action` 指定生成器操作，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_generator_action_t` 查看支持的操作。
|
||
|
||
可借助辅助宏 :c:macro:`MCPWM_GEN_BRAKE_EVENT_ACTION` 构建制动事件操作条目。
|
||
|
||
需注意， :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_brake_event` 的参数列表 **必须** 以 :c:macro:`MCPWM_GEN_BRAKE_EVENT_ACTION_END` 结束。
|
||
|
||
也可以调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_action_on_brake_event` 逐一设置制动操作，无需涉及变量参数。
|
||
|
||
注册故障事件回调
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 故障检测器支持在检测到实际故障或故障信号消失时发送通知。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_fault_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中故障事件回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_fault_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_fault_event_callbacks_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_fault_event_callbacks_t::on_fault_enter` 设置检测到故障时调用的回调函数。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_fault_event_callbacks_t::on_fault_exit` 设置故障消失后调用的回调函数。
|
||
|
||
由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
|
||
|
||
函数 :cpp:func:`mcpwm_fault_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
|
||
|
||
此函数会延迟安装 MCPWM 故障的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_fault` 移除。
|
||
|
||
寄存器制动事件回调
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 操作器支持在进行制动操作前发送通知。若有函数需在特定事件发生时调用，则应预先调用 :cpp:func:`mcpwm_operator_register_event_callbacks`，将所需函数挂载至中断服务程序 (ISR) 中。驱动中制动事件回调函数原型声明为 :cpp:type:`mcpwm_brake_event_cb_t`，其所支持的事件回调类型则列在 :cpp:type:`mcpwm_operator_event_callbacks_t` 中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_event_callbacks_t::on_brake_cbc` 设置操作器进行 **逐周期 (CBC)** 操作前调用的回调函数。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_operator_event_callbacks_t::on_brake_ost` 设置操作器进行 **一次性 (OST)** 操作前调用的回调函数。
|
||
|
||
由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
|
||
|
||
函数 :cpp:func:`mcpwm_operator_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
|
||
|
||
此函数会延迟安装 MCPWM 故障的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_operator` 移除。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-generator-force-actions:
|
||
|
||
生成器强制操作
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_force_level`，使能软件强制决定运行时的生成器输出电平。相较于通过 :cpp:func:`mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event` 配置的其他事件操作，软件强制事件优先级最高。
|
||
|
||
- 设置 ``level`` 为 -1，代表禁用强制操作，生成器的输出电平重新交由事件操作控制。
|
||
- 设置 ``hold_on`` 为 true，代表强制输出电平将保持不变，直到设置 ``level`` 为 -1 来移除该电平。
|
||
- 设置 ``hole_on`` 为 false，代表强制输出电平仅在短时间有效，随后发生的任何事件都可以改变该电平。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-synchronization:
|
||
|
||
同步模块
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
MCPWM 定时器接收到同步信号后，定时器将强制进入一个预定义的 **相位**，该相位由计数值和计数方向共同决定。调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_set_phase_on_sync`，设置同步相位。同步相位配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t` 结构体中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::sync_src` 设置同步信号源。创建同步源对象的相关操作，请参见 `MCPWM 同步源`_。具体来说，当此参数设置为 ``NULL`` 时，驱动器将禁用 MCPWM 定时器的同步功能。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::count_value` 设置接收同步信号后加载至计数器的值。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_timer_sync_phase_config_t::direction` 设置接收同步信号后的计数方向。
|
||
|
||
同理， `MCPWM 捕获定时器和通道`_ 也支持同步。调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_set_phase_on_sync`，设置捕获定时器的同步相位。同步相位配置定义在 :cpp:type:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t` 结构体中：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::sync_src` 设置同步信号源。关于如何创建一个同步源对象，请参见 `MCPWM 同步源`_。具体来说，当此参数设置为 ``NULL`` 时，驱动器将禁用 MCPWM 捕获定时器的同步功能。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::count_value` 设置接收同步信号后加载至计数器的值。
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_timer_sync_phase_config_t::direction` 设置接收同步信号后的计数方向。需注意，不同于 MCPWM 定时器，捕获定时器只支持 :cpp:enumerator:`MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP` 这一个计数方向。
|
||
|
||
使用 GPIO 同步定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
.. blockdiag::
|
||
:caption: GPIO Sync All MCPWM Timers
|
||
:align: center
|
||
|
||
blockdiag {
|
||
GPIO -> Timer0, Timer1, Timer2;
|
||
}
|
||
|
||
.. code-block:: c
|
||
|
||
static void example_setup_sync_strategy(mcpwm_timer_handle_t timers[])
|
||
{
|
||
mcpwm_sync_handle_t gpio_sync_source = NULL;
|
||
mcpwm_gpio_sync_src_config_t gpio_sync_config = {
|
||
.group_id = 0, // GPIO 故障应与以上定时器位于同一组中
|
||
.gpio_num = EXAMPLE_SYNC_GPIO,
|
||
.flags.pull_down = true,
|
||
.flags.active_neg = false, // 默认情况下，一个上升沿脉冲可以触发一个同步事件
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_new_gpio_sync_src(&gpio_sync_config, &gpio_sync_source));
|
||
|
||
mcpwm_timer_sync_phase_config_t sync_phase_config = {
|
||
.count_value = 0, // 同步相位：目标计数值
|
||
.direction = MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, // 同步相位：计数方向
|
||
.sync_src = gpio_sync_source, // 同步源
|
||
};
|
||
for (int i = 0; i < 3; i++) {
|
||
ESP_ERROR_CHECK(mcpwm_timer_set_phase_on_sync(timers[i], &sync_phase_config));
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-capture:
|
||
|
||
捕获模块
|
||
^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
MCPWM 捕获的主要功能是记录捕获信号的脉冲边沿的有效时间。可以通过捕获得到脉宽，随后使用捕获回调函数将脉宽转换为其他物理量，如距离或速度。例如，在下图的无刷直流电机 (BLDC) 方案中，可以使用捕获子模块来确认来自霍尔传感器的转子位置。
|
||
|
||
.. figure:: ../../../_static/mcpwm-bldc-control.png
|
||
:align: center
|
||
:alt: 带霍尔传感器的 MCPWM 无刷直流电机
|
||
|
||
带霍尔传感器的 MCPWM 无刷直流电机
|
||
|
||
通常，捕获定时器连接了数个捕获通道。有关资源分配的相关信息，请参见 `MCPWM 捕获定时器和通道`_。
|
||
|
||
注册捕获事件回调
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
MCPWM 捕获通道支持在信号上检测到有效边沿时发送通知。须调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks`，注册一个回调函数来获得捕获的定时器计数值。回调函数原型声明在 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_cb_t` 中，可以调用 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_callbacks_t` 查看支持的捕获回调：
|
||
|
||
- :cpp:member:`mcpwm_capture_event_callbacks_t::on_cap` 设置检测到有效边沿时捕获通道的回调函数。
|
||
|
||
回调函数会针对特定事件，提供 :cpp:type:`mcpwm_capture_event_data_t` 类型的数据，由此，可以通过 :cpp:member:`mcpwm_capture_event_data_t::cap_edge` 和 :cpp:member:`mcpwm_capture_event_data_t::cap_value` 分别得到捕获信号的边沿及该捕获的计数值。随后，调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_get_resolution`，获取捕获定时器的分辨率，以将捕获计数转换为时间戳。
|
||
|
||
由于上述回调函数在 ISR 中调用，因此，这些函数 **不应** 涉及 block 操作。可以检查调用 API 的后缀，确保在函数中只调用了后缀为 ``ISR`` 的 FreeRTOS API。
|
||
|
||
函数 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks` 中的 ``user_data`` 参数用于保存用户上下文，将直接传递至各个回调函数。
|
||
|
||
此函数会延迟安装 MCPWM 捕获的中断服务。中断服务只能通过 :cpp:type:`mcpwm_del_capture_channel` 移除。
|
||
|
||
启用或禁用捕获通道
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
调用 :cpp:func:`mcpwm_new_capture_channel` 进行分配后，捕获通道不会自动启用。应调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_enable` 或 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_disable` 来启用或禁用该通道。如果在为通道注册事件回调时，由于调用了 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_register_event_callbacks`，致使延迟安装中断服务，则调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_enable` 启用通道时，也将启用中断服务。
|
||
|
||
启用或禁用捕获定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
在对捕获定时器进行 IO 控制之前，需要首先调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_enable`，启用定时器。此函数将进行如下内部操作：
|
||
|
||
* 将捕获定时器的状态从 **init** 切换到 **enable**。
|
||
* 如果选择了一个特定时钟源（例如 APB 时钟），则获取一个对应的电源管理锁。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-power-management`。
|
||
|
||
反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_disable` 将使定时器驱动程序切换回 **init** 状态，并释放电源管理锁。
|
||
|
||
启动或停止捕获定时器
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
通过基本的 IO 控制，即可启动或停止捕获定时器。调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_start` 启动捕获定时器，或调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_stop` 立即停止捕获定时器。
|
||
|
||
触发软件捕获事件
|
||
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
|
||
|
||
某些场景下，可能存在需要软件触发“虚假”捕获事件的需求。此时，可以调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_channel_trigger_soft_catch` 实现。需注意，此类“虚假”捕获事件仍然会触发中断，并从而调用捕获事件回调函数。
|
||
|
||
.. only:: SOC_MCPWM_SUPPORT_ETM
|
||
|
||
.. _mcpwm-etm-event-and-task:
|
||
|
||
ETM 事件与任务
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
MCPWM 比较器可以产生事件，这些事件可以连接到 :doc:`ETM </api-reference/peripherals/etm>` 模块。:cpp:type:`mcpwm_comparator_etm_event_type_t` 中列出了 MCPWM 比较器能够产生的事件类型。用户可以通过调用 :cpp:func:`mcpwm_comparator_new_etm_event` 来获得相应事件的 ETM event 句柄。
|
||
|
||
关于如何将 MCPWM 比较器事件连接到 ETM 通道中，请参阅 :doc:`ETM </api-reference/peripherals/etm>` 文档。
|
||
|
||
.. _mcpwm-power-management:
|
||
|
||
.. only:: not SOC_MCPWM_SUPPORT_ETM
|
||
|
||
.. _mcpwm-power-management:
|
||
|
||
电源管理
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
启用电源管理（即开启 :ref:`CONFIG_PM_ENABLE`）时，系统会在进入 Light-sleep 前调整 PLL 和 APB 频率。该操作有可能会改变 MCPWM 定时器的计数步长，导致计时偏差。
|
||
|
||
不过，驱动程序可以获取 :cpp:enumerator:`ESP_PM_APB_FREQ_MAX` 类型的电源管理锁，防止系统改变 APB 频率。每当驱动创建以 :cpp:enumerator:`MCPWM_TIMER_CLK_SRC_PLL160M` 作为时钟源的 MCPWM 定时器实例时，都会在通过 :cpp:func:`mcpwm_timer_enable` 启用定时器时获取电源管理锁。反之，调用 :cpp:func:`mcpwm_timer_disable` 时，驱动程序释放锁。
|
||
|
||
同理，每当驱动创建一个以 :cpp:enumerator:`MCPWM_CAPTURE_CLK_SRC_APB` 作为时钟源的 MCPWM 捕获定时器实例时，都会在通过 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_enable` 启用定时器时获取电源管理锁，并在调用 :cpp:func:`mcpwm_capture_timer_disable` 时释放锁。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-iram-safe:
|
||
|
||
IRAM 安全
|
||
^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
默认情况下，禁用 cache 时，写入/擦除 flash 等原因将导致 MCPWM 中断延迟，事件回调函数也将延迟执行。在实时应用程序中，应避免此类情况。
|
||
|
||
因此，可以启用 Kconfig 选项 :ref:`CONFIG_MCPWM_ISR_IRAM_SAFE`，该选项：
|
||
|
||
* 支持在禁用 cache 时启用所需中断
|
||
* 支持将 ISR 使用的所有函数存放在 IRAM 中 [2]_
|
||
* 支持将驱动程序存放在 DRAM 中（以防其意外映射到 PSRAM 中）
|
||
|
||
启用该选项可以保证 cache 禁用时的中断运行，但会相应增加 IRAM 占用。
|
||
|
||
另一个 Kconfig 选项 :ref:`CONFIG_MCPWM_CTRL_FUNC_IN_IRAM` 也支持将常用的 IO 控制函数存放在 IRAM 中，以保证在禁用 cache 时可以正常使用函数。IO 控制函数如下所示：
|
||
|
||
- :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value`
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-thread-safety:
|
||
|
||
线程安全
|
||
^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
驱动程序会确保工厂函数（如 :cpp:func:`mcpwm_new_timer`）的线程安全，使用时，可以直接从不同的 RTOS 任务中调用此类函数，无需额外锁保护。
|
||
|
||
驱动程序设置了临界区，以防函数同时在任务和 ISR 中调用。因此，以下函数支持在 ISR 上下文运行：
|
||
|
||
- :cpp:func:`mcpwm_comparator_set_compare_value`
|
||
|
||
:ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` 中尚未提及的函数并非线程安全。在没有设置互斥锁保护的任务中，应避免调用这些函数。
|
||
|
||
|
||
.. _mcpwm-kconfig-options:
|
||
|
||
Kconfig 选项
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
- :ref:`CONFIG_MCPWM_ISR_IRAM_SAFE` 控制默认 ISR 处理程序能否在禁用 cache 的情况下工作。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-iram-safe`。
|
||
- :ref:`CONFIG_MCPWM_CTRL_FUNC_IN_IRAM` 控制 MCPWM 控制函数的存放位置（IRAM 或 flash）。更多信息请参见 :ref:`mcpwm-iram-safe`。
|
||
- :ref:`CONFIG_MCPWM_ENABLE_DEBUG_LOG` 用于启用调试日志输出。启用此选项将增加固件的二进制文件大小。
|
||
|
||
应用示例
|
||
--------------------
|
||
|
||
* 通过 PID 算法控制有刷直流电机速度：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_bdc_speed_control`
|
||
* 控制带霍尔传感器反馈的无刷直流电机：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_bldc_hall_control`
|
||
* 使用超声波传感器 (HC-SR04) 测量距离：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_capture_hc_sr04`
|
||
* 控制伺服电机角度：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_servo_control`
|
||
* 定时器之间的 MCPWM 同步：:example:`peripherals/mcpwm/mcpwm_sync`
|
||
|
||
|
||
API Reference
|
||
-------------
|
||
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_timer.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_oper.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_cmpr.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_gen.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_fault.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_sync.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/mcpwm_cap.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/components/driver/mcpwm/include/driver/mcpwm_types.inc
|
||
.. include-build-file:: inc/components/hal/include/hal/mcpwm_types.inc
|
||
|
||
|
||
.. [1]
|
||
不同的 ESP 芯片上的 MCPWM 资源数量可能存在差异（如组、定时器、比较器、操作器、生成器、触发器等）。详情请参见 [`TRM <{IDF_TARGET_TRM_EN_URL}#mcpwm>`__]。当分配了超出资源数量的 MCPWM 资源时，在检测到没有可用硬件资源后，驱动程序将返回错误。请在进行 :ref:`mcpwm-resource-allocation-and-initialization` 时务必检查返回值。
|
||
|
||
.. [2]
|
||
回调函数及其调用的子函数需手动存放进 IRAM 中。
|