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[USB芯片] 【CH32X035评估板测评】+ 高级定时器TIM2测量霍尔PCB相位差

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 楼主| 袁胜富 发表于 2023-10-10 23:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
Hall, TIM, 相位差
本帖最后由 袁胜富 于 2023-10-12 09:05 编辑

#申请原创#
一、概述


CH32X035拥有两个高级定时器，TIM1和TIM2，每个定时器拥有四个输入通道，可以输出PWM也可以捕获PWM，平时也可以作为通用定时器使用。
在无刷有霍尔感应的电机，每一个电机需要一个霍尔板，霍尔板上有三颗霍尔元件，通用感应磁场位置进行编码，从而进行六步换相。在生产霍尔板时，需要对其进行良品测试，一般治具下面放个旋转电机，电机轴上放一个磁铁，转动电机模拟磁场变化，在盘上开辟可以完全同心的位置固定霍尔PCB板，当电机转动磁场变化产生霍尔信号，捕获霍尔信号的两两之间的相位差可以判定霍尔PCB的好坏。
此篇评测的是利用CH32X035的TIM2高级定时器外设捕获霍尔的三个信号，计算相位差，从而知道霍尔板的好坏。有兴趣或者有需要完整方案的人士可以联系我。
于是乎为了和大家分享，我出了这个文章。


二、原理分析和硬件连接

原理分析
824b58ec360e1c1ac9af209ec40c0e8d
图1如上图1
所示U1、U2和U3都是霍尔元件，一般公司生产需要测量硬件的好坏，在制作测试治具时一般需要使用定时器的输入捕获功能。
9803ea66ed9b52414e22014b64f3c952
图2
记H1的上升沿时刻为T1，记H2的上升沿时刻为T2，记H3的上升沿时刻为T3，周期为T。
H1和H2两个霍尔之间的相位差计算公式如下：
h1h2相位差计算.bmp
H2和H3两个霍尔之间的相位差计算公式如下：
h2h3相位差计算.bmp
硬件连接
霍尔板开发板
Hall1------>PA0
Hall2------>PA1
Hall3------>PA2
VCC------->VCC
GND------->GND


三、代码


HALL.H代码：
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  1. #ifndef __HALL_H
    

  2. #define __HALL_H
    


  3. 

  4. #include "debug.h"
    

  5. #include "String.h"
    

  6. #include "Stdlib.h"
    

  7. #include "Stdio.h"
    

  8. #include "Stdarg.h"
    

  9. #include "ctype.h"
    


  10. 

  11. typedef struct
    

  12. {
    

  13.     float        Current_H1_H2_Phase_Diff;//H1和H2的相位差的当前测量值
    

  14.     float        LowerLimit_H1_H2_Phase_Diff;//H1和H2的相位差的下限值
    

  15.     float        UpperLimit_H1_H2_Phase_Diff;//H1和H2的相位差的上限值
    


  16. 

  17.     float        Current_H2_H3_Phase_Diff;//H2和H3的相位差的当前测量值
    

  18.     float        LowerLimit_H2_H3_Phase_Diff;//H2和H3的相位差的下限值
    

  19.     float        UpperLimit_H2_H3_Phase_Diff;//H2和H3的相位差的上限值
    


  20. 

  21.     float        Current_NTC_ADC_Value;//敏电阻电压当前测量值
    

  22.     float        LowerLimit_NTC_ADC_Value;//热敏电阻电压下限值
    

  23.     float        UpperLimit_NTC_ADC_Value;//热敏电阻电压上限值
    


  24. 

  25.     float        Motor_DIR;//电机的转向设置---》1正转----》0反转
    


  26. 

  27.     float        Hall_Board_Relay_Time;
    

  28. }Hall_DATA_TYPEDEF;
    


  29. 

  30. extern Hall_DATA_TYPEDEF HALL_Capture_Data;
    

  31. extern volatile int HFlag;
    

  32. extern volatile int H1_Value;
    

  33. extern volatile int H2_Value;
    

  34. extern volatile int H3_Value;
    


  35. 

  36. void  Hall_Singal_Captrue(void);
    

  37. #endif


Hall.c代码
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  1. #include "Hall.h"
    


  2. 

  3. Hall_DATA_TYPEDEF HALL_Capture_Data ={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
    

  4. volatile int Over_flower=0;
    

  5. volatile int H1_Value=0;
    

  6. volatile int H2_Value=0;
    

  7. volatile int H3_Value=0;
    

  8. volatile int HFlag=0;
    

  9. volatile int temp=0;
    

  10. volatile int  f1=0,f2=0,f3=1;
    


  11. 


  12. 

  13. void TIM2_CC_IRQHandler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
    

  14. void TIM2_UP_IRQHandler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
    


  15. 

  16. void  Hall_Singal_Captrue(void)
    

  17. {
    

  18.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};
    

  19.     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure={0};
    

  20.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure={0};
    

  21.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure={0};
    


  22. 

  23.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
    

  24.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
    


  25. 

  26.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
    

  27.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    

  28.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  29. 

  30.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 0xFFFF - 1;
    

  31.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 48-1;
    

  32.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    

  33.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    

  34.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter =  0x00;
    

  35.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    


  36. 


  37. 

  38.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    

  39.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    

  40.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
    

  41.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    

  42.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    

  43.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );
    


  44. 

  45.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    

  46.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    

  47.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
    

  48.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    

  49.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    

  50.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );
    


  51. 

  52.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3;
    

  53.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    

  54.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
    

  55.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    

  56.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    

  57.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );
    


  58. 

  59.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_UP_IRQn;
    

  60.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    

  61.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  62.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  63.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    


  64. 

  65.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_CC_IRQn;
    

  66.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    

  67.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  68.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  69.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    


  70. 

  71.     TIM_ITConfig( TIM2, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2 | TIM_IT_CC3 | TIM_IT_Update, ENABLE );
    

  72.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2 | TIM_IT_CC3 | TIM_IT_Update);
    


  73. 

  74.     TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );
    

  75. }
    


  76. 


  77. 

  78. void TIM2_UP_IRQHandler(void)
    

  79. {
    

  80.     if(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != RESET)
    

  81.     {
    

  82.         if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET)
    

  83.         {
    

  84.             Over_flower++;
    

  85.         }
    

  86.     }
    

  87.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
    

  88. }
    


  89. 

  90. void TIM2_CC_IRQHandler(void)
    

  91. {
    

  92.     if(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC1)!= RESET)
    

  93.     {
    

  94.         if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)
    

  95.         {
    

  96.             if(f3 == 1)
    

  97.             {
    

  98.                 H1_Value = (TIM2->CNT + 1) + (Over_flower * 65536);
    

  99.                 HFlag = 1;
    

  100.                 TIM_SetCounter(TIM2, 0);
    

  101.                 Over_flower = 0;
    

  102.                 f3 = 0;
    

  103.                 f1 = 1;
    

  104.             }
    

  105.         }
    

  106.     }
    


  107. 

  108.     if(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC2)!= RESET)
    

  109.     {
    

  110.         if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)
    

  111.         {
    

  112.             if(f1 == 1)
    

  113.             {
    

  114.                 H2_Value = (TIM2->CNT + 1) + (Over_flower * 65536);
    

  115.                 f2 = 1;
    

  116.                 f1= 0 ;
    

  117.             }
    

  118.         }
    

  119.     }
    

  120.     if(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC3)!= RESET)
    

  121.     {
    

  122.         if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC3) != RESET)
    

  123.         {
    

  124.             if(f2 == 1)
    

  125.             {
    

  126.                 H3_Value = (TIM2->CNT + 1) + (Over_flower * 65536);
    

  127.                 f2 = 0;
    

  128.                 f3 = 1;
    

  129.             }
    

  130.         }
    

  131.     }
    


  132. 

  133.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2 | TIM_IT_CC3);
    

  134. }

Main.c代码
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  1. #include <stdio.h>
    

  2. #include "debug.h"
    

  3. #include "Hall.h"
    


  4. 

  5. u8 H1=0,H2=0,H3=0;
    

  6. float UV_Temp=0.0;
    

  7. float VW_Temp=0.0;
    

  8. int NTC_Temp = 0;
    

  9. float ntc_Temp=0.0;
    

  10. float UV=0.0;
    

  11. float VW=0.0;
    


  12. 


  13. 

  14. /*********************************************************************
    

  15.  * @fn      main
    

  16.  *
    

  17.  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   Main program.
    

  18.  *
    

  19.  * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]  none
    

  20.  */
    

  21. int main(void)
    

  22. {
    

  23.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    

  24.     SystemCoreClockUpdate();
    

  25.     Delay_Init();
    

  26.     USART_Printf_Init(115200);
    

  27.     Hall_Singal_Captrue();//波形捕获定时器初始化
    

  28.     while(1)
    

  29.     {
    

  30.         if(HFlag == 1)
    

  31.         {
    

  32.             HFlag= 0;
    

  33.             HALL_Capture_Data.Current_H1_H2_Phase_Diff = ((float)H2_Value/(float)H1_Value)*360.0;
    

  34.             HALL_Capture_Data.Current_H2_H3_Phase_Diff = ((float)(H3_Value -H2_Value)/(float)H1_Value)*360.0;
    


  35. 

  36.             printf("UV_Value=%f\r\n",HALL_Capture_Data.Current_H1_H2_Phase_Diff);
    

  37.             printf("VW_Value=%f\r\n\r\n",HALL_Capture_Data.Current_H1_H2_Phase_Diff);
    


  38. 

  39.         }
    

  40.     }
    

  41. }




四、展示



4932126c77a4772dd91d73fd8a5d2c4f
工程源码在附件。

CH32X035C8T6_HallAngle.zip

545.06 KB, 下载次数: 6
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相关帖子
tpgf 发表于 2024-1-18 18:42 | 显示全部楼层
我能理解相位差，但是不能理解什么叫做pcb相位差
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wakayi 发表于 2024-1-18 19:19 | 显示全部楼层
只有高级定时器才具有捕获比较的功能吧
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LIzs6
其他不清楚，CH32、STM32的高级定时器和通用定时器都具有输入捕获和输出比较功能  发表于 2024-1-19 13:58
paotangsan 发表于 2024-1-19 08:08 | 显示全部楼层
如果波形不是方波而是正弦波的话 这个相位差就不那么好测了吧
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renzheshengui 发表于 2024-1-19 08:52 | 显示全部楼层
这种相位差使用普通的定时器可以进行测量吗
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wowu 发表于 2024-1-19 09:29 | 显示全部楼层
这种采集方式还需要对外部电路进行防抖设计吗
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xiaoqizi 发表于 2024-1-19 10:11 | 显示全部楼层
这个和能感应到的磁通量有关系吗
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 楼主| 袁胜富 发表于 2024-1-21 13:46 | 显示全部楼层
xiaoqizi 发表于 2024-1-19 10:11
这个和能感应到的磁通量有关系吗

有
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 楼主| 袁胜富 发表于 2024-1-21 13:47 | 显示全部楼层
wowu 发表于 2024-1-19 09:29
这种采集方式还需要对外部电路进行防抖设计吗

看情况
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 楼主| 袁胜富 发表于 2024-1-21 13:47 | 显示全部楼层
renzheshengui 发表于 2024-1-19 08:52
这种相位差使用普通的定时器可以进行测量吗

带捕获功能定时器就可以
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