【CH32X035评估板测评】+ 高级定时器TIM2测量霍尔PCB相位差

只看该作者 · 2023-10-10 23:50

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

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。

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：

H2和H3两个霍尔之间的相位差计算公式如下：

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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#ifndef __HALL_H

#define __HALL_H



#include "debug.h"

#include "String.h"

#include "Stdlib.h"

#include "Stdio.h"

#include "Stdarg.h"

#include "ctype.h"



typedef struct

{

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

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

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



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

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

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



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

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

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



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



    float        Hall_Board_Relay_Time;

}Hall_DATA_TYPEDEF;



extern Hall_DATA_TYPEDEF HALL_Capture_Data;

extern volatile int HFlag;

extern volatile int H1_Value;

extern volatile int H2_Value;

extern volatile int H3_Value;



void  Hall_Singal_Captrue(void);

#endif

Hall.c代码

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#include "Hall.h"



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

volatile int Over_flower=0;

volatile int H1_Value=0;

volatile int H2_Value=0;

volatile int H3_Value=0;

volatile int HFlag=0;

volatile int temp=0;

volatile int  f1=0,f2=0,f3=1;





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

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



void  Hall_Singal_Captrue(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};

    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure={0};

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure={0};

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure={0};



    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );

    RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 0xFFFF - 1;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 48-1;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter =  0x00;

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);





    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;

    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );



    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;

    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );



    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;

    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure );



    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_UP_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);



    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_CC_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);



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

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



    TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );

}





void TIM2_UP_IRQHandler(void)

{

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

    {

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

        {

            Over_flower++;

        }

    }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);

}



void TIM2_CC_IRQHandler(void)

{

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

    {

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

        {

            if(f3 == 1)

            {

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

                HFlag = 1;

                TIM_SetCounter(TIM2, 0);

                Over_flower = 0;

                f3 = 0;

                f1 = 1;

            }

        }

    }



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

    {

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

        {

            if(f1 == 1)

            {

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

                f2 = 1;

                f1= 0 ;

            }

        }

    }

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

    {

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

        {

            if(f2 == 1)

            {

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

                f2 = 0;

                f3 = 1;

            }

        }

    }



    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2 | TIM_IT_CC3);

}

Main.c代码

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#include <stdio.h>

#include "debug.h"

#include "Hall.h"



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

float UV_Temp=0.0;

float VW_Temp=0.0;

int NTC_Temp = 0;

float ntc_Temp=0.0;

float UV=0.0;

float VW=0.0;





/*********************************************************************

 * @fn      main

 *

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

 *

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

 */

int main(void)

{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    SystemCoreClockUpdate();

    Delay_Init();

    USART_Printf_Init(115200);

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

    while(1)

    {

        if(HFlag == 1)

        {

            HFlag= 0;

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

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



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

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



        }

    }

}