基于Geehy G32 R501 CMPSS电机控制保护使用方法
本帖最后由 duanchengjie325 于 2025-5-22 14:13 编辑#技术资源# #申请原创#摘要：G32 R501是一款数模集成的DSP控制器，除了强大的数字处理能力外，还包含一部分的模拟电路，主要有比较器COMP、DAC、ADC。模拟系统– 3 个（ADC） 3.45 MSPS 12位模数转换器（ADC）• 多达 31 个外部通道• 每个 ADC 具有四个集成后处理块（PPB）– 7 个（COMP）带 12 位参考数模转换器（DAC）的窗口比较器（COMP）• 数字干扰滤波器– 2 个 （DAC）12 位缓冲 DAC 输出COMP 模块内部的比较器一般是结合DAC来使用，每个比较器模块包含两个比较器，高侧和低侧。每个子系统的由 2 个模拟比较器，1 个递减型斜坡发生器，2 个数字滤波器和 2 个 12位 DAC 构成。 比较器（COMP）模块集成了模拟比较器和相关电路，适用于电压跳变监控，开关模式电源，峰值电流模式控制和功率因数校正等应用场景。一、测试案例说明本测试案例采用双电机+交错PFC进行基础配置，通过ADC采样与内部设定值作比较，实现PWM信号的TZ触发，该方式优势可以省掉外部保护信号电路，通过内部比较器和数字滤波器灵活设定保护范围，且TZ高低电平可设。详细管脚配置情况说明：
PFC 40KGPIO29EPWM7B
GPIO28EPWM7A
PFC TZGPIO30TZ0X-BAR硬件保护
电机1 10KGPIO08EPWM5AU
GPIO14EPWM8AV
GPIO10EPWM6AW
GPIO09EPWM5B
GPIO15EPWM8B
GPIO11EPWM6B
电机1 TZGPIO34TZ1X-BAR硬件保护
电机2 5KGPIO 2EPWM2A
GPIO 0EPWM1A
GPIO 4EPWM3A
GPIO 3EPWM2B
GPIO 1EPWM1B
GPIO 5EPWM3B
电机2 TZGPIO23TZ1X-BAR硬件保护
ADC采样A3VDC母线电压
A2IbusPFC电流
C0IU1电机1U相
C4IV1电机1V相
B3IU2电机2U相
B2IV2电机2V相
LEDGPIO33LD1LED1
GPIO12LD2LED2
充电继电器GPIO27RUSH充电继电器
KeyGPIO13Key按钮开关
SCIGPIO16UART_TX串口发送
GPIO17UART_RX串口接收
比较器的内部框图如下所示： 第一次使用COMP比较器功能理解起来还是挺抽象，难点是与模数转换器（ADC）、模拟子系统（AS）、PWM X-BAR如何联合使用，下面基于电机控制应用，通过ADC电流/电压采样，实现TZ信号输出的配置。二、详细测试实现整体信号实现路径：ADC（模数转换器）-- AS（模拟子系统）-- COMP(比较器) -- PWM X-BAR -- PWM(DC-TZ) 封波1. ADC（模数转换器）ADC配置不需要特殊处理，正常电机初始化ADC采样配置；例程：见附件void initADC(void)
2. AS（模拟子系统）ADC（模数转换器）-- AS（模拟子系统）；把ADC采样的值，引入到 AS（模拟子系统），需要参看AS（模拟子系统）模拟引脚与内部连接，见用户手册“表格 94 模拟引脚与内部连接 ”，如图所示
如电机采样IU/IV的AD端口分别为B2/B3，通过配置ASRegs寄存器，可以把ADC引入到COMPx_HP和COMPx_LP// IU2--->B3--->CMP1LPASRegs.CMPLPMXSEL.bit.CMP3LPMXSEL = 3; //选择B3引脚作为低侧比较器1的同向输入端// >IV2--->B2--->CMP3HPASRegs.CMPHPMXSEL.bit.CMP3HPMXSEL = 0; //选择B2引脚作为高侧比较器1的同向输入端
3. COMP(比较器)AS（模拟子系统）-- COMP(比较器) ；ADC采样引入到COMP模块时需要注意，由于芯片内部硬连接，应用做保护时，需要避免如下情况的出现：如电机采样IU/IV的AD端口分别为B2/B3，对应的比较器只能选择COMP3，这是芯片硬件侧定义好的，无法通过软件改变。 电机电流采样（中电压1.65V），在一个周期内，正负半轴都需要保护，那么通过COMP3做保护，高边对正半轴做保护，低边对负半轴做保护。但IU/IV的AD端口分别为B2/B3，都对应COMP3比较器，只能做一些取舍，一个COMP3无法使用两次，我们可以通过只保护正半轴做保护，如下所示，一个COMP3只对B2/B3正半周期做保护。所以在硬件设计的时候就要考虑ADC管脚分配的问题。例程如下：//比较器3//高边--->IV2--->B2 Comp3Regs.COMPCTL.bit.COMPDACE = 1; //比较器DAC使能 Comp3Regs.COMPCTL.bit.COMPHSOURCE = 0; //高侧比较器方向输入端为DAC Comp3Regs.COMPCTL.bit.COMPHINV = 0; //比较器输出不反向 Comp3Regs.COMPCTL.bit.ASYNCHEN = 0; // 0 异步比较器输出不会进入带锁存的数字滤波器输出的或门 Comp3Regs.COMPCTL.bit.HOUTHSEL = 2; //高比较器CTRIPOUTH源选择。 0 异步比较器输出驱动CTRIPOUTH。 Comp3Regs.COMPCTL.bit.HPWMHSEL = 2; //高比较器CTRIPL源选择。 0 异步比较器输出驱动CTRIPL Comp3Regs.COMPDACCTL.bit.DACSOURCE = 0; //DAC更新数据来自于其影子寄存器 Comp3Regs.COMPDACCTL.bit.SELREF = 0; //VDDA作为DAC的参考电压 Comp3Regs.COMPDACCTL.bit.SWLOADSEL = 0; //使用系统时钟同步DAC Comp3Regs.DACHVALS.bit.DACVAL = 4050; //配置DAC的影子寄存器值 Comp3Regs.DACHVALA.bit.DACVAL = 4050; //主动写入寄存器值 //数字滤波 Comp3Regs.CTRIPHFILCLKCTL.bit.CLKPRESCALE = 175; Comp3Regs.CTRIPHFILCTL.bit.SAMPWIN = 31; //高通滤波器样本窗口大小。 要监视的样本数为SAMPWIN + 1。 Comp3Regs.CTRIPHFILCTL.bit.THRESH = 31; //高通滤波多数选择阈值。 相反状态的至少THRESH个采样必须出现在 采样窗口内，以便输出改变状态。 Comp3Regs.CTRIPHFILCTL.bit.FILINIT = 1; //高通滤波器初始化： 1将所有样本初始化为滤波器输入值 //EPWM-XBAR配置 IV2--->B2--->CMPSS3.CTRIPH--->TRIP7 PwmXbarRegs.TRIP7MUX0TO15CFG.bit.MUX4 = 0;// MUX0=4CMPSS3.CTRIPOUTH PwmXbarRegs.TRIP7MUXENABLE.bit.MUX4 = 1;//复用开关使能 // PwmXbarRegs.TRIPOUTINV.bit.TRIP4 = 1; //输出电平取反 // >IV2--->B2--->CMP3HP ASRegs.CMPHPMXSEL.bit.CMP3HPMXSEL = 0; //选择B2引脚作为高侧比较器1的同向输入端
//低边--->IU2--->B3 Comp3Regs.COMPCTL.bit.COMPLSOURCE = 0; //低侧比较器方向输入端为DAC Comp3Regs.COMPCTL.bit.COMPLINV = 0; //低侧比较器输出不反向 Comp3Regs.COMPCTL.bit.ASYNCLEN = 0; // 0 异步比较器输出不会进入带锁存的数字滤波器输出的或门 Comp3Regs.COMPCTL.bit.OUTLSEL = 2; //低比较器CTRIPOUTH源选择。 0 异步比较器输出驱动CTRIPOUTH。 Comp3Regs.COMPCTL.bit.PWMLSEL = 2; //低比较器CTRIPL源选择。 0 异步比较器输出驱动CTRIPL Comp3Regs.DACLVALS.bit.DACVAL = 4050; //配置DAC的影子寄存器值 Comp3Regs.DACLVALA.bit.DACVAL = 4050; //主动写入寄存器值 //数字滤波 Comp3Regs.CTRIPLFILCLKCTL.bit.CLKPRESCALE = 175; Comp3Regs.CTRIPLFILCTL.bit.SAMPWIN = 31; //高通滤波器样本窗口大小。 要监视的样本数为SAMPWIN + 1。 Comp3Regs.CTRIPLFILCTL.bit.THRESH = 31; //高通滤波多数选择阈值。 相反状态的至少THRESH个采样必须出现在 采样窗口内，以便输出改变状态。 Comp3Regs.CTRIPLFILCTL.bit.FILINIT = 1; //高通滤波器初始化： 1将所有样本初始化为滤波器输入值 Comp3Regs.COMPHYSCTL.bit.COMPHYS = 0; //比较器滞后。 设置比较器输入的迟滞量。 4 设置为典型迟滞的4倍 // //根据GPIO配置 根据实际情况选用 // OutputXbarRegs.OUTPUT4MUX0TO15CFG.bit.MUX5 = 0; // MUX0=0CMPSS2.CTRIPOUTH // OutputXbarRegs.OUTPUT4MUXENABLE.bit.MUX5 = 1; //复用开关使能 // OutputXbarRegs.OUTPUTINV.bit.OUTPUT4 = 1; //输出电平取反 //EPWM-XBAR配置 // IU2--->B3--->CMPSS3.CTRIPL--->TRIP7--->EPWM2A/B PwmXbarRegs.TRIP7MUX0TO15CFG.bit.MUX5 = 0; // MUX0=5CMPSS3.CTRIPOUTL PwmXbarRegs.TRIP7MUXENABLE.bit.MUX5 = 1; //复用开关使能 //ADC引脚配置 // IU2--->B3--->CMP1LP ASRegs.CMPLPMXSEL.bit.CMP3LPMXSEL = 3; //选择B3引脚作为低侧比较器1的同向输入端
4. PWM X-BARCOMP(比较器) -- PWM X-BAR；通过设置PwmXbarRegs寄存器，把COMP3.CTRIPH和COMP3.CTRIPL引入PWM X-BAR，参照用户手册“表格 75 PWM X-BAR 复用配置”，并使能复用开关功能，
配置如下：//EPWM-XBAR配置 // IV2--->B2--->CMPSS3.CTRIPH--->TRIP7--->PWM2/1/3PwmXbarRegs.TRIP7MUX0TO15CFG.bit.MUX4 = 0; // MUX0=4CMPSS3.CTRIPOUTHPwmXbarRegs.TRIP7MUXENABLE.bit.MUX4 = 1; //复用开关使能// IU2--->B3--->CMPSS3.CTRIPL--->TRIP7--->PWM2/1/3PwmXbarRegs.TRIP7MUX0TO15CFG.bit.MUX5 = 0; // MUX0=5CMPSS3.CTRIPOUTLPwmXbarRegs.TRIP7MUXENABLE.bit.MUX5 = 1; //复用开关使能
5. PWM(DC-TZ)由于上一步信号TRIP引入到PWM的DC模块，需要对DC和TZ模块进一步配置，PWM(DC)配置：还是以上面配置为例，电机采样IU/IV的AD端口分别为B2/B3，发波端口为PWM2/1/3，当采样过流，PWM2/1/3进行封波，通过DCTRIPSEL.DCAHCOMPSEL选择跳闸输入7引入信号;通过TZDCSEL.DCAEVT1配置DCAH/DCAL高低电平触发模式，在通过DCACTL.EVT1SRCSEL把信号引入DCAEVT1，最后EVT1FRCSYNCSEL配置强制同步信号(默认0，输入1触发)输出至TZ例程：// TRIP7-->DCBHPwm2Regs.DCTRIPSEL.bit.DCAHCOMPSEL=DC_TRIPIN7; //Digital Compare A High Input Select TRIPIN4Pwm2Regs.TZDCSEL.bit.DCAEVT1=TZ_DCAH_HI; //010: DCAH = high, DCAL = don't carePwm2Regs.DCACTL.bit.EVT1SRCSEL=DC_EVT1; //0: Source Is DCAEVT1 Signal; 1: Source Is DCEVTFILT SignalPwm2Regs.DCACTL.bit.EVT1FRCSYNCSEL=DC_EVT_SYNC;//0: Source is synchronized with EPWMCLK; 1: Source is passed through asynchronously
PWM(TZ)配置：在使用时有一点需要注意，这是定死的不可以软件调整。DCAEVT1.force和DCBEVT1.force对应OSHTDCAEVT2.force和DCBEVT2.force对应CBC 例程：Pwm2Regs.TZCTL.bit.DCAEVT1 = TZ_FORCE_LO;// Force EPWMxA to a low statePwm2Regs.TZSEL.bit.DCAEVT1 = TZ_ENABLE; //1: Enable DCAEVT1 as one-shot-trip source for this ePWM module.Pwm2Regs.TZEINT.bit.DCAEVT1 = TZ_ENABLE;//Digital Compare A Event 1 Int Enable
三、总结
测试例程为双电机+PFC控制的配置，通过芯片内部比较器COMP进行测试，经实际测试可有效保护IGBT/MOS和电机，部分代码仅供参考，见附件。
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