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NUC451RG6AE实现的PID!

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楼主
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:05 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
NUC451RG6AE实现的PID!
增量的方式。开贴探讨一下啊!
沙发
xinpian101| | 2018-3-8 09:08 | 只看该作者
这个自带DSP啊,提供PID库

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板凳
xinpian101| | 2018-3-8 09:09 | 只看该作者
程序数学计算太复杂,微控制器来不及运算吗?讯号处理、文件压缩时间太久该怎么办?新唐M4微控制器内含浮点运算单元和DSP,加速数**算解决难题!

新唐NuMicro® M451微控制器系列采ARM® Cortex®-M4内核,内含DSP和浮点运算单元,其强大的运算能力,可帮助程序加速运算。本次内容将介绍如何使用M451 实现DSP程序加速运算,其ARM®的CMSIS DSP Software Library提供了许多优化过后的数学程序运算,内容包含:基本数学加减乘除运算、三角函数运算、复数运算、矩阵运算、统计运算、滤波器应用、转移函数、线性插值与PID控制器…等,用户可以依需求自行组合多任务指令,迅速实现方程式,亦可直接调用函数进行运算。使用这些函数的优点即可缩短十多倍的计算时间,以硬件空间换取运算时间,让用户在处理大量计算或讯号处理之应用下,可更顺利的进行。

NuMicro® M451系列32位微控制器最高可运行至72 MHz,内建256K/128/72/40K字节FLASH存贮器、32/16K字节SRAM和4K字节用于在线程序设计的引导存贮器,具有丰富外设,其中内建高精度16位PWM且速度最高可达144MHz,由于内建DSP和浮点运算单元,非常适合数字讯号产品应用开发之使用、例如:变声装置,影像音源压缩,解析讯号和图片音源后制处理…等应用。

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地板
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:11 | 只看该作者
/**************************************************************************//**
* @file     main.c
* @version  V3.00
* $Revision: 8 $
* $Date: 15/09/02 10:04a $
* @brief    Implement timer counting in periodic mode.
* @note
* Copyright (C) 2013~2015 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved.
******************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include "string.h"

#include "M451Series.h"

#include "PID.h"

#define PLL_CLOCK           72000000

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doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:12 | 只看该作者
我这个 没有用 DSP的库……用的是一个 自己写的 增量式的PID

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6
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:12 | 只看该作者
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/* Global Interface Variables Declarations                                                                 */
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
volatile uint32_t g_au32TMRINTCount0 =0;
volatile uint32_t T0_FLAG =0;

volatile uint32_t TDt_FLAG =0;
volatile uint32_t TDt_Count =0;

volatile uint32_t g_u32AdcIntFlag, g_u32COVNUMFlag = 0;

uint8_t  u8Option, u32SAMPLECount = 0;
int32_t  i32ConversionData[8] = {0};
uint8_t RETUEN=0;

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7
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:13 | 只看该作者
volatile uint8_t USART0_RCVBUF[255];
volatile uint8_t USART0_SNDBUF[255];
volatile uint8_t USART0_State;
volatile uint8_t USART0_FLAG;
volatile uint8_t USART0_CNT;

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8
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:13 | 只看该作者
void UART0_Init(void)
{
    SYS_ResetModule(UART0_RST);
    UART_Open(UART0, 9600);
    UART_EnableInt(UART0, UART_INTEN_RDAIEN_Msk);
}

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9
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:17 | 只看该作者
void UART0_IRQHandler(void)
{
    volatile uint32_t u32IntSts = UART0->INTSTS;;

    /* Rx Ready or Time-out INT*/
    if(UART_GET_INT_FLAG(UART0, UART_INTSTS_RDAINT_Msk))
    {
        USART0_RCVBUF[USART0_CNT]=UART_READ(UART0);

        if(USART0_CNT==0&&USART0_RCVBUF[0]!='<') return;      //第0号数据不是帧头

        USART0_CNT++;

        if(USART0_CNT==8)             //接收到11个数据
        {
            USART0_CNT=0;               //重新赋值,准备下一帧数据的接收

            USART0_FLAG=1;

        }

    }
}

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10
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:18 | 只看该作者
//串口0解析数据
void UART0TEST(void)
{

    if(USART0_FLAG==1)
    {
        USART0_FLAG=0;


        switch(USART0_RCVBUF[1])
        {

        case 'C'://
            switch(USART0_RCVBUF[2])
            {

            case '1'://p
                Kp=USART0_RCVBUF[3];
                PID_1.Proportion=Kp;
                printf("Kp@:%d;\r\n",PID_1.Proportion);
                break;

            case '2'://i
                Ki=USART0_RCVBUF[3];
                PID_1.Integral=Ki;
                printf("Ki@:%d;\r\n",PID_1.Integral);
                break;

            case '3'://d
                Kd=USART0_RCVBUF[3];
                PID_1.Derivative=Kd;
                printf("Kd@:%d;\r\n",PID_1.Derivative);
                break;

            case '4'://dt
                Dt=USART0_RCVBUF[3];
                printf("Dt@:%d;\r\n",Dt);
                break;

            case '5'://sv
                Sv=USART0_RCVBUF[3];
                printf("Sv@:%d;\r\n",Sv);
                break;

            case '6'://d
                RETUEN=USART0_RCVBUF[3];
                printf("RETUEN@:%d;\r\n",RETUEN);
                break;

            }
            break;

        }
    }
}

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11
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:18 | 只看该作者
/**
* @brief       Timer0 IRQ
*
* @param       None
*
* @return      None
*
* @Details     The Timer0 default IRQ, declared in startup_M451Series.s.
*/
void TMR0_IRQHandler(void)
{
    if(TIMER_GetIntFlag(TIMER0) == 1)
    {
        /* Clear Timer0 time-out interrupt flag */
        TIMER_ClearIntFlag(TIMER0);

        if(++g_au32TMRINTCount0>99)
        {
            g_au32TMRINTCount0=0;
            T0_FLAG=1;
        }
        if(++TDt_Count>Dt)
        {
            TDt_Count=0;
            TDt_FLAG=1;
        }
    }
}

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12
doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:18 | 只看该作者
void SYS_Init(void)
{
    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    /* Init System Clock                                                                                       */
    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    /* Enable HIRC clock */
    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HIRCEN_Msk);

    /* Waiting for HIRC clock ready */
    CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HIRCSTB_Msk);

    /* Switch HCLK clock source to HIRC */
    CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_HCLK(1));

    /* Enable HXT */
    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HXTEN_Msk);

    /* Waiting for clock ready */
    CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HXTSTB_Msk);

    /* Set core clock as PLL_CLOCK from PLL and SysTick source to HCLK/2*/
    CLK_SetCoreClock(PLL_CLOCK);
    CLK_SetSysTickClockSrc(CLK_CLKSEL0_STCLKSEL_HCLK_DIV2);

    /* Enable peripheral clock */
    CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE);
    CLK_EnableModuleClock(TMR0_MODULE);
    CLK_EnableModuleClock(EADC_MODULE);


    /* Peripheral clock source */
    CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_UARTSEL_PLL, CLK_CLKDIV0_UART(1));
    CLK_SetModuleClock(TMR0_MODULE, CLK_CLKSEL1_TMR0SEL_PCLK0, 0);
    CLK_SetModuleClock(EADC_MODULE, 0, CLK_CLKDIV0_EADC(8));

    //SYS->GPA_MFPH = 0x00000000;
    //SYS->GPA_MFPL = 0x00002200;
    //SYS->GPB_MFPH = 0x00000000;
    //SYS->GPB_MFPL = 0x00000001;
    //SYS->GPC_MFPH = 00000000;
    //SYS->GPC_MFPL = 0x00000000;
    //SYS->GPD_MFPH = 0x00000000;
    //SYS->GPD_MFPL = 0x00000000;
    //SYS->GPE_MFPH = 0x00000000;
    //SYS->GPE_MFPL = 0x00000000;
    //SYS->GPF_MFPL = 0x01100000;

    //If the defines do not exist in your project, please refer to the related sys.h in the sys_h folder appended to the tool package.
    SYS->GPA_MFPH = 0x00000000;
    SYS->GPA_MFPL = SYS_GPA_MFPL_PA3MFP_UART0_RXD | SYS_GPA_MFPL_PA2MFP_UART0_TXD;
    SYS->GPB_MFPH = 0x00000000;
    SYS->GPB_MFPL = SYS_GPB_MFPL_PB0MFP_EADC_CH0;
    SYS->GPC_MFPH = 0x00000000;
    SYS->GPC_MFPL = 0x00000000;
    SYS->GPD_MFPH = 0x00000000;
    SYS->GPD_MFPL = 0x00000000;
    SYS->GPE_MFPH = 0x00000000;
    SYS->GPE_MFPL = 0x00000000;
    SYS->GPF_MFPL = SYS_GPF_MFPL_PF6MFP_ICE_DAT | SYS_GPF_MFPL_PF5MFP_ICE_CLK;

}

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doit888|  楼主 | 2018-3-8 09:19 | 只看该作者
void SYS_Init(void)

这个函数 试用 新唐的 寄存器 配置軟體开发

主要是 GPIO的配置 以及CLOCK的时钟的配置

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14
xinpian101| | 2018-3-8 09:23 | 只看该作者
/****************************************************************************
* [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]     main.c
* [url=home.php?mod=space&uid=895143]@version[/url]  V1.0
* $Date: 15/09/02 10:04a $
* @brief
*         Display how to use M4 DSP PID Controller
*                      and compare with calcultion without DSP
* @note
* Copyright (C) 2016 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved.
*
******************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include "M451Series.h"
#include "arm_math.h"
#define USE_DSP
int i,j,CalTime;
arm_pid_instance_f32 PIDS;
float32_t output[100],ee;
float A0,A1,A2,state[3],Kp=0.4,Ki=0.4,Kd=0,target,ival;
float PID(float in)
{
    float out;
                A0=Kp+Ki;
                A1 = -Kp-(2* Kd);
                A2 = Kd;
    /* y[n] = y[n-1] + A0 * x[n] + A1 * x[n-1] + A2 * x[n-2]  */
    out = (A0 * in) + (A1 * state[0]) + (A2 * state[1]) + (state[2]);

    /* Update state */
    state[1] = state[0];
    state[0] = in;
    state[2] = out;

    /* return to application */
    return (out);
}
void SYS_Init(void)
{
    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    /* Init System Clock                                                                                       */
    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    /* Enable HIRC clock */
    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HIRCEN_Msk);

    /* Waiting for HIRC clock ready */
    CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HIRCSTB_Msk);

    /* Switch HCLK clock source to HIRC */
    CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_HCLK(1));

    /* Enable HXT */
    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HXTEN_Msk);

    /* Waiting for clock ready */
    CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HXTSTB_Msk);

    /* Set core clock as PLL_CLOCK from PLL and SysTick source to HCLK/2*/
    CLK_SetCoreClock(72000000);
    CLK_SetSysTickClockSrc(CLK_CLKSEL0_STCLKSEL_HCLK_DIV2);

    /* Enable peripheral clock */
    CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE);
    CLK_EnableModuleClock(TMR0_MODULE);

    /* Peripheral clock source */
    CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_TMR0SEL_HXT, CLK_CLKDIV0_UART(1));
    CLK_SetModuleClock(TMR0_MODULE, CLK_CLKSEL1_TMR0SEL_HXT, 0);

}
void UART_Init(void)
{
    /* Set PD multi-function pins for UART0 RXD, TXD */
    SYS->GPD_MFPL = SYS_GPD_MFPL_PD0MFP_UART0_RXD | SYS_GPD_MFPL_PD1MFP_UART0_TXD;
    /* Reset UART module */
    SYS_ResetModule(UART0_RST);

    /* Configure UART0 and set UART0 Baudrate */
    UART_Open(UART0, 115200);
}

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*  Main Function                                                                                          */
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
int32_t main(void)
{               
          uint32_t i;
                PIDS.Kp=0.4;                               
                PIDS.Ki=0.4;
                PIDS.Kd=0;
                /* Target value*/
                target=500;
                /* Inital value */
                ival=0;
                /* Initial value and target value error */
                ee=target-ival;
       
                /* Unlock protected registers */
    SYS_UnlockReg();

    /* Init System, peripheral clock and multi-function I/O */
    SYS_Init();

    /* Lock protected registers */
    SYS_LockReg();

    /* Init UART for printf */
    UART_Init();
               
                TIMER_Open(TIMER0, TIMER_CONTINUOUS_MODE, 1);
                TIMER_Start(TIMER0);
#ifdef USE_DSP
                /* Initial DSP PID controller function*/
                arm_pid_init_f32(&PIDS,0);
                /* Calculate PID controller function 100 times*/
                for(i=1;i<100;i++)
                {
                        output[i]=arm_pid_f32(&PIDS,ee);
                        //printf("%0.2f\n",output[i]);
                        /* Update error */
                        ee=target-output[i-1];
                }
#else
               
                for(i=1;i<100;i++)
                {
                        output[i]=PID(ee);
                        ee=target-output[i-1];
                }
               
#endif
          TIMER_Close(TIMER0);
                CalTime=TIMER_GetCounter(TIMER0);       
                printf("time is %d \n",CalTime);

    while(1);                             /* main function does not return */
}

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15
dongnanxibei| | 2018-3-8 14:42 | 只看该作者
楼主你这种PID好用不啊,如果有内核的DSP不用,耗费ARM CPU跑PID,不是浪费吗

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16
doit888|  楼主 | 2018-3-9 13:22 | 只看该作者
我感觉 我这种才是精简的啊!

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17
doit888|  楼主 | 2018-3-9 13:23 | 只看该作者
//PID初始化
void PIDInit (PID *pp)
{
    memset( pp,0,sizeof(PID));
}

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18
doit888|  楼主 | 2018-3-9 13:23 | 只看该作者
//PID计算
int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
    int dError,Error,pError;
    //增量法计算公式:
    //Pdt=Kp*[E(t)-E(t-1)]+Ki*E(t)+Kd*[E(t)-2*E(t-1)+E(t-2)]
    Error = Sv - NextPoint;       // 偏差E(t)
    pError=Error-pp->LastError;         //E(t)-E(t-1)
    dError=Error-2*pp->LastError+pp->PrevError; //E(t)-2*E(t-1)+E(t-2)
    pp->PrevError = pp->LastError;
    pp->LastError = Error;
    return (
               pp->Proportion * pError        //比例
               + pp->Integral *Error  //积分项
               + pp->Derivative * dError          // 微分项
           );
}

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19
doit888|  楼主 | 2018-3-9 13:23 | 只看该作者
typedef struct PID
{

    unsigned char Proportion; // 比例常数 Proportional Const
    unsigned char Integral; // 积分常数 Integral Const
    unsigned char Derivative; // 微分常数 Derivative Const
    unsigned int LastError; // Error[-1]
    unsigned int PrevError; // Error[-2]

} PID;

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20
doit888|  楼主 | 2018-3-9 13:24 | 只看该作者
extern volatile PID PID_1;


extern int rOut;
extern  unsigned int rIn;
extern unsigned char Kp;
extern unsigned char Ki;
extern unsigned char Kd;
extern unsigned char Dt;
extern unsigned char Sv;

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