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[学习笔记] AC78系列的PWM通道输出初始状态配置【电机控制极性相关】

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 楼主| wangjj19950516 发表于 2021-8-26 11:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
初始输出电平, PWM, 电机控制, AC, CONFIG, HC
本帖最后由 wangjj19950516 于 2021-8-26 13:07 编辑

   关于电机驱动的极性，之前写过一篇帖子，介绍了电控的4种极性所需的PWM配置。https://bbs.21ic.com/icview-3044066-1-1.html
  近期发现一点问题，在PWM模块初始化期间会将输出端口的电平拉低，在不同极性下存在烧坏功率器件的风险，比如上桥低有效，下桥低有效。
1.如果驱动极性为上桥高有效，下桥高有效，硬件上会加下拉电阻，上电后在PWM模块初始化之前端口会被拉到低电平，上下桥MOS都处于关闭状态。PWM模块初始化期间也是低电平，不会有导通的风险。
2.如果驱动极性为上桥低有效，下桥低有效，硬件上是加上拉电阻，上电后在PWM模块初始化之前端口被拉到高电平，上下桥MOS处于关闭状态。但在PWM模块初始化期间会将输出拉低，导致上下桥直通，持续时间长的话就会烧坏MOS。
3.如果驱动极性为一高一低，则在PWM模块初始化期间，会同时导通3个上桥或3个下桥，这种情况不会上下桥直通烧坏MOS，但会使电机短暂的处于刹车状态，如果电机处于自由运行状态，会有大电流产生。
下图展示了实际测试波形，配置上下桥都为低有效，外部电路带上拉电阻。黄色为上桥PWM，绿色为下桥PWM，紫色为测试IO口，在PWM模块初始化函数开始时拉高，初始化配置完成后拉低。可以看到在进入PWM初始化之前，两路通道由于外部上拉电阻的原因都为高电平，但在PWM初始化期间被拉低了，持续时间有50us.
dso_1(1).jpg
既然这样，那在电机应用中就会存在很大的风险。别急，我们的PWM模块考虑到了这种情况，PWM可以配置在初始化期间强制控制通道输出电平，PWM_OUTINIT寄存器配置每个通道的初始输出电平，PWM_FUNCSEL寄存器的INIT位使能该功能。
为规避风险，不管电机的驱动极性是哪一种，都应该配置相应的初始输出电平。在使用过程中，应将使能位放在通道输出电平配置的后面，才会生效。
PWM_OUTINIT寄存器.jpg
PWM_FUNCSEL.jpg

一、AC781X系列配置
下面以上下桥都低有效为例，PWM的CH0,CH2,CH3为上桥，CH1,CH3,CH5为下桥，在初始化配置里最先配置通道初始化并使能，就能在整个初始化期间将通道输出控制为所配置的电平。
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  1. void PWM_Initialize(void)
    

  2. {
    

  3.   /*首先打开PWM模块时钟 */
    

  4.         CKGEN_Enable(CLK_PWM2_TIMER, 1);
    

  5.   CKGEN_Enable(CLK_PWM2_APB, 1);
    

  6.   CKGEN_SoftReset(SRST_PWM2_APB, 1);
    

  7.   CKGEN_SoftReset(SRST_PWM2_TIMER, 1);
    

  8.         /* 根据不同电机极性，配置通道初始输出电平*/
    

  9.         PWM_OutputInit_Config(PWM2, 0x15);
    

  10.         /* 使能通道初始输出控制功能 */
    

  11.         PWM_EnableInitChlOutput(PWM2);
    

  12.         /* PWM init config*/
    

  13.     PWM_PWMInit(PWM2, PWM_PWMMODE_COMBINE, PWM_PWM_LOWTRUEPULSE);
    

  14.  
    

  15.     PWM_SetModValue(PWM2, (3000 - 1)); //设置最大计数值
    

  16.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL0, 0);
    

  17.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL2, 0);
    

  18.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL4, 0);
    

  19.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL1, 0);
    

  20.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL3, 0);
    

  21.     PWM_SetChannelValue(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL5, 0);
    


  22. 

  23.     /* Active Low, down edge input dead time */
    

  24.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL0, 1);
    

  25.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL2, 1);
    

  26.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL4, 1);
    

  27.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL1, 1);
    

  28.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL3, 1);
    

  29.     PWM_OutputPolaritySet(PWM2, PWM_CHANNEL_CHANNEL5, 1);
    


  30. 

  31.     /* 1us Deadtime */
    

  32.     PWM_PWMDeadtimeSet(PWM2, 2, 24);
    

  33.     /* PWM Start */
    

  34.     PWM_ClockSet(PWM2, PWM_CLOCK_SYSTEMCLOCK, 0);
    

  35. }

二、AC780X系列配置
AC780X系列的驱动库CMSIS1.0.5及以上版本中有该功能的驱动接口，可直接调用，以下版本的需要额外添加几条指令实现，下面一一说明：
1.CMSIS驱动包是1.0.5及以上的：
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  1. void Motor_PWM_LOW_LOW(void)
    

  2. {
    

  3.           
    

  4.     PWM_DeInit(PWM1);
    

  5.     PWM_CombineChConfig chConfig[4];
    

  6.     PWM_ModulationConfigType pwmConfig;
    

  7.     PWM_ConfigType config;
    


  8. 

  9.     GPIO_SetPinLevel(GPIOC, GPIO_PIN8, 1); //拉高测试端口
    

  10.    
    

  11.     /* Config PWM Interface */
    

  12.     memset(&chConfig, 0, sizeof(chConfig));
    

  13.     memset(&pwmConfig, 0, sizeof(PWM_ModulationConfigType));
    

  14.     memset(&config, 0, sizeof(PWM_ConfigType));
    


  15. 

  16.     /* channel 0/1 */
    

  17.     chConfig[0].pairChannel                                     = PWM_CH_0;
    

  18.     chConfig[0].ch1stValue                                      = 500;
    

  19.     chConfig[0].ch2ndValue                                      = 500;
    

  20.     chConfig[0].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  21.     chConfig[0].complementEn                                    = ENABLE;
    

  22.     chConfig[0].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  23.     chConfig[0].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  24.     chConfig[0].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  25.     chConfig[0].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  26.     chConfig[0].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  27.     chConfig[0].ch1stInitLevel                                  =1;            //配置CH0通道初始输出电平为高电平
    

  28.     chConfig[0].ch2ndInitLevel                                  =1;           //配置CH1通道初始输出电平为高电平
    


  29. 

  30.     /* channel 2/3 */
    

  31.     chConfig[1].pairChannel                                     = PWM_CH_2;
    

  32.     chConfig[1].ch1stValue                                      = 500;
    

  33.     chConfig[1].ch2ndValue                                      = 500;
    

  34.     chConfig[1].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  35.     chConfig[1].complementEn                                    = ENABLE;
    

  36.     chConfig[1].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  37.     chConfig[1].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  38.     chConfig[1].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  39.     chConfig[1].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  40.     chConfig[1].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  41.     chConfig[1].ch1stInitLevel                                  =1; //配置CH2通道初始输出电平为高电平
    

  42.     chConfig[1].ch2ndInitLevel                                  =1;//配置CH3通道初始输出电平为高电平
    


  43. 

  44.     /* channel 4/5 */
    

  45.     chConfig[2].pairChannel                                     = PWM_CH_4;
    

  46.     chConfig[2].ch1stValue                                      = 500;
    

  47.     chConfig[2].ch2ndValue                                      = 500;
    

  48.     chConfig[2].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  49.     chConfig[2].complementEn                                    = ENABLE;
    

  50.     chConfig[2].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  51.     chConfig[2].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  52.     chConfig[2].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  53.     chConfig[2].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  54.     chConfig[2].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  55.     chConfig[2].ch1stInitLevel                                  =1;//配置CH4通道初始输出电平为高电平
    

  56.     chConfig[2].ch2ndInitLevel                                  =1;//配置CH5通道初始输出电平为高电平
    

  57.    
    

  58.     pwmConfig.initTriggerEn                                     = ENABLE;
    

  59.     pwmConfig.countMode                                         = PWM_UP_DOWN_COUNT;
    

  60.     pwmConfig.combineChannelNum                                 = 3;
    

  61.     pwmConfig.combineChConfig                                   = chConfig;
    

  62.     pwmConfig.deadtime                                          = 24;
    

  63.     pwmConfig.deadtimePsc                                       = PWM_DEADTIME_DIVID_4;
    

  64.     pwmConfig.initChOutputEn                                    =ENABLE; //使能通道初始输出控制功能
    


  65. 

  66.     /* pwm config */
    

  67.     config.mode                                                 = PWM_MODE_MODULATION;
    

  68.     config.initModeStruct                                       = &pwmConfig;
    

  69.     config.clkSource                                            = PWM_CLK_SOURCE_NONE;
    

  70.     config.clkPsc                                               = 1;
    

  71.     config.maxValue                                             = 1000-1;  //设置最大计数值
    

  72.     config.interruptEn                                          = ENABLE;
    

  73.     config.callBack                                             = PWM_Callback;
    

  74.     PWM_Init(PWM1, &config);
    


  75. 

  76.     /* Set interrupt priority */
    

  77.     NVIC_SetPriority(PWM1_IRQn, 0);
    

  78.     /* PWM Start */
    

  79.     PWM_SetClockSource(PWM1, PWM_CLK_SOURCE_APB);
    

  80.     GPIO_SetPinLevel(GPIOC, GPIO_PIN8, 0); //拉低测试端口
    

  81. }
2.CMSIS在1.0.5版本以下
  1.0.5以下版本的驱动库，通道初始输出控制的配置存在问题，按上面的配置无法生效，可以在正式配置之前，添加如下如下代码解决
复制
  1. void Motor_PWM_LOW_LOW(void)
    

  2. {
    

  3.           
    

  4.     PWM_DeInit(PWM1);
    

  5.     PWM_CombineChConfig chConfig[4];
    

  6.     PWM_ModulationConfigType pwmConfig;
    

  7.     PWM_ConfigType config;
    


  8. 

  9.     GPIO_SetPinLevel(GPIOC, GPIO_PIN8, 1); //拉高测试端口
    

  10.    
    

  11.     /* Config PWM Interface */
    

  12.     memset(&chConfig, 0, sizeof(chConfig));
    

  13.     memset(&pwmConfig, 0, sizeof(PWM_ModulationConfigType));
    

  14.     memset(&config, 0, sizeof(PWM_ConfigType));
    

  15.                 
    

  16.     /*首先打开PWM模块时钟*/
    

  17.     CKGEN_Enable(CLK_PWM1, ENABLE);
    

  18.     CKGEN_SoftReset(SRST_PWM1, ENABLE);
    

  19.    /*根据不同电机驱动极性，配置初始输出电平*/
    

  20. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_0, 1); //CH0初始输出高电平
    

  21. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_1, 1); //CH1初始输出高电平
    

  22. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_2, 1); //CH2初始输出高电平
    

  23. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_3, 1); //CH3初始输出高电平
    

  24. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_4, 1); //CH4初始输出高电平
    

  25. PWM_SetChannelOutputInitLevel(PWM1, PWM_CH_5, 1); //CH5初始输出高电平
    


  26. 

  27.  /* 使能初始输出控制功能*/
    

  28. PWM_SetInitChannelOutput(PWM1, ENABLE);
    


  29. 

  30.      /* channel 0/1 */
    

  31.     chConfig[0].pairChannel                                     = PWM_CH_0;
    

  32.     chConfig[0].ch1stValue                                      = 500;
    

  33.     chConfig[0].ch2ndValue                                      = 500;
    

  34.     chConfig[0].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  35.     chConfig[0].complementEn                                    = ENABLE;
    

  36.     chConfig[0].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  37.     chConfig[0].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  38.     chConfig[0].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  39.     chConfig[0].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  40.     chConfig[0].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  41.     chConfig[0].ch1stInitLevel                                  =1;
    

  42.     chConfig[0].ch2ndInitLevel                                  =1;
    


  43. 

  44.     /* channel 2/3 */
    

  45.     chConfig[1].pairChannel                                     = PWM_CH_2;
    

  46.     chConfig[1].ch1stValue                                      = 500;
    

  47.     chConfig[1].ch2ndValue                                      = 500;
    

  48.     chConfig[1].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  49.     chConfig[1].complementEn                                    = ENABLE;
    

  50.     chConfig[1].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  51.     chConfig[1].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  52.     chConfig[1].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  53.     chConfig[1].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  54.     chConfig[1].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  55.     chConfig[1].ch1stInitLevel                                  =1;
    

  56.     chConfig[1].ch2ndInitLevel                                  =1;
    


  57. 


  58. 

  59.     /* channel 4/5 */
    

  60.     chConfig[2].pairChannel                                     = PWM_CH_4;
    

  61.     chConfig[2].ch1stValue                                      = 500;
    

  62.     chConfig[2].ch2ndValue                                      = 500;
    

  63.     chConfig[2].levelMode                                       = PWM_LOW_TRUE;
    

  64.     chConfig[2].complementEn                                    = ENABLE;
    

  65.     chConfig[2].deadtimeEn                                      = ENABLE;
    

  66.     chConfig[2].ch1stMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_UP;
    

  67.     chConfig[2].ch2ndMatchDir                                   = PWM_MATCH_DIR_DOWN;
    

  68.     chConfig[2].ch1stPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  69.     chConfig[2].ch2ndPolarity                                   = PWM_OUTPUT_POLARITY_ACTIVE_LOW;
    

  70.     chConfig[2].ch1stInitLevel                                  =1;
    

  71.     chConfig[2].ch2ndInitLevel                                  =1;
    

  72.    
    

  73.     pwmConfig.initTriggerEn                                     = ENABLE;
    

  74.     pwmConfig.countMode                                         = PWM_UP_DOWN_COUNT;
    

  75.     pwmConfig.combineChannelNum                                 = 3;
    

  76.     pwmConfig.combineChConfig                                   = chConfig;
    

  77.     pwmConfig.deadtime                                          = 24;
    

  78.     pwmConfig.deadtimePsc                                       = PWM_DEADTIME_DIVID_4;
    

  79.     pwmConfig.initChOutputEn                                    =ENABLE;
    


  80. 

  81.     /* pwm config */
    

  82.     config.mode                                                 = PWM_MODE_MODULATION;
    

  83.     config.initModeStruct                                       = &pwmConfig;
    

  84.     config.clkSource                                            = PWM_CLK_SOURCE_NONE;
    

  85.     config.clkPsc                                               = 1;
    

  86.     config.maxValue                                             = 1000-1;
    

  87.     config.interruptEn                                          = ENABLE;
    

  88.     config.callBack                                             = PWM_Callback;
    

  89.     PWM_Init(PWM1, &config);
    


  90. 

  91.     /* Set interrupt priority */
    

  92.     NVIC_SetPriority(PWM1_IRQn, 0);
    

  93.     /* PWM Start */
    

  94.     PWM_SetClockSource(PWM1, PWM_CLK_SOURCE_APB);
    

  95.     GPIO_SetPinLevel(GPIOC, GPIO_PIN8, 0); //拉低测试端口
    

  96. }


按上面的配置，可以测试，在PWM模块初始化期间，通道输出为对应通道的配置电平，在电机应用中可以确保在任何时候都不会出现MOS错误导通的情况。
dso_2(1).jpg



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caigang13 发表于 2021-9-7 07:55 来自手机 | 显示全部楼层
楼主写的不错，点赞。
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两只袜子 发表于 2021-9-22 10:31 来自手机 | 显示全部楼层
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wangjj19950516

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