DSP與CAN總線的測速和遠程傳送一體化

   速度測量是控制工程的基本問題之一。在許多情況下，測速信號需要遠距離傳送。實現(xiàn)這個問題的一個主要方法是使用SoC(片上系統(tǒng))芯片。它所帶的豐富外設改變了關于硬件和軟件的觀念。搭建硬件系統(tǒng)變?yōu)閷τ布Y構的理解掌握，軟件的編程也從算法編制為主變?yōu)椴考O置為主，具有簡捷、完整的特點，體現(xiàn)了芯片的技術優(yōu)勢。SoC類的TMS320LF2407DSP芯片在測速和遠程傳送應用中的簡捷一體化設計也體現(xiàn)了這一點。

1 相關系統(tǒng)結構 
    TMS320LF2407所帶有的事件管理器和CAN控制器模塊為測速和遠程傳送提供了便利。 TMS320LF2407有2個事件管理器EVA和EVB，各有3個捕獲單元。對應6個捕獲輸入引腳CAPX(對EVA，X=1，2，3；對EVB，X=4，5，6)。6個捕獲輸入引腳分別與QEPl/IOPA3、QEP2/IOPA4、IOPA5、QEP3/IOPE37、QEP4/IOPFO和IOPFl 共用。當捕獲輸入引腳CAPX上檢測到所選的跳變時，所選的GP定時器的計數(shù)值被捕獲并存入到一個2級深的FIFO堆棧中。 
    TMS320LF2407的CAN控制器模塊包括有郵箱和相應的控制/狀態(tài)寄存器。共有6個郵箱：2個接收郵箱(MBOX0、1)，2個發(fā)送郵箱(MBOX4、5)，2個可配置為接收或發(fā)送郵箱(MBOX2、3)。TM$320LF2407的CAN控制器模塊完全支持CAN2.0B協(xié)議。 
通常情況下，測速傳感器系統(tǒng)輸出的是數(shù)字測速脈沖信號。因此，可把這個加到TMS320LF2407DSP芯片捕獲引腳上。利用TMS320LF2407芯片的捕獲單元測量輸入脈沖的周期，再由內(nèi)置的CAN總線控制器單元發(fā)出CAN周期信號，實現(xiàn)測速和遠程傳送一體化。

2 系統(tǒng)配置
2.1 捕獲單元及相應定時器的配置 
    TM$320LF2407捕獲單元的工作原理是：以輸入脈沖上升沿、下降沿或上升沿下降沿為界，由相應的定時器計數(shù)來度量周期，計數(shù)值被捕獲送入相應的一個2級深的捕獲堆棧FIF0中。因此，涉及到捕獲和定時器兩部分的配置操作。需要配置的捕獲操作有：在I/O口復用控制寄存器MCRx(x=A、B或c)中把相應引腳配置為捕獲輸入；在捕獲控制寄存器CAPCONA/B中選擇(使能)捕獲單元、選擇(使能)相應的定時器和邊沿選擇(上升沿、下降沿或上升沿下降沿)；在中斷標志寄存器EVA/BIFRX和中斷屏蔽寄存器EVA/BIMRX中設置中斷控制情況。需要配置定時器的操作有：對單個通用定時器TXCNT清零；在全局通用定時器控制寄存器GPTCONA/B中設置相應定時器的操作及計數(shù)方向；在單個通用定時器周期控制寄存器TXPR中設置比較周期；在單個通用定時器控制寄存器TXCON中設置計數(shù)操作模式。
    周期控制寄存器TXPR中設置的比較周期應大于輸入脈沖信號的周期。在不知道輸入脈沖信號周期的情況下，應設置為最大值。當度量周期超過最大捕獲時間時，用定時器溢出的方法再加軟件計數(shù)解決。
2.2 捕獲周期的取出和傳送 
    存放于捕獲堆棧FIFO的捕獲周期的取出有中斷和查詢兩種方法。捕獲單元所在的事件管理器的中斷延時時間為20個CPu周期(典型)，或25個CPU周期(最小保護)，或8個cPU周期(單個中斷)，或l6個CPU周期(不考慮存儲器空間)。在具體設計中，中斷延時時間被設為某一定值。在通常中斷處理程序很短的情況下，中斷時間主要由中斷延時時間決定。為了系統(tǒng)的擴展，即使是單個外設，也還是以采用中斷方法為宜，而不是查詢方法。
2.3 CAN控制器模塊和位定時器配置 
    CAN控制器模塊的配置包括初始化郵箱、位定時器設置和數(shù)據(jù)收發(fā)。有關內(nèi)容參見文獻[1]。這里介紹一下位定時器的設置。 
位定時器的設置決定總線傳輸信號的波特率，是CAN控制器模塊的核心配置問題。TMS320LF2407有兩個位控制寄存器BCRl和BCR2。它們必須在CAN控制器處于復位模式下(即CCR=1)才能被配置。位控制寄存器BCR2包括波特率預分頻位BRP[7-0]，用來確定CAN控制器的時間片TQ，作為位控制的基準時間。位控制寄存器BCR2包括同步跳轉寬度選擇位SJW[1-0]、采樣次數(shù)選擇位SAM[7]、包含傳播延時時間段(PROG SEG)和相位延時時間段1(PHASE SEGl)的時間段1 TSEGl[3-0]、決定相位延時時間段2(PHASE SEG2)的時間段2 TSEG2[2-0]。這樣波特率為


3 設計實例 
    本例的基本設置是選定捕獲單元4(CAP4)對輸入脈沖寬度進行捕獲，事件管理器EVB的通用定時器3對脈沖進行計數(shù)。捕獲計數(shù)值從FIFO堆棧取出送到臨時寄存器CAP4TEMP，以便于擴展。再從CAP4TEMP送到3號郵箱經(jīng)CANTX/IOPC6和CANRX/IOPC7發(fā)送，如圖1所示。

3.1 捕獲單元為中斷方式而CAN控制器為查詢方式 
    首先進行系統(tǒng)初始化，包括關中斷、清標志位、系統(tǒng)時鐘20MHz使能包含有捕獲單元的第4級中斷INT4，再進行捕獲單元初始化和CAN控制器初始化。有關內(nèi)容前已敘述。由于捕獲單元處于中斷方式，從捕獲堆棧FIFO的取捕獲周期值的操作在捕獲單元的中斷處理程序中進行；而CAN控制器處于查詢方式，要在主程序中循環(huán)檢查捕獲標志。確認捕獲后，從暫存寄存器CAP4TEMP中取出捕獲周期值送到郵箱3。值得一提的是，由于捕獲周期值為1 6位數(shù)據(jù)，故需要傳送的數(shù)據(jù)是2字節(jié)。因此發(fā)送控制器MSGCTRL3的DL=2。這種情況的程序流程如圖2所示。

3.2捕獲單元中斷處理包括CAN控制器的信息發(fā)送 
    如前所述，當CAN控制器處于查詢方式時，CAN控制器的操作程序很復雜，又位于主程序，不利于主程序的擴展和外設的增加；因此可以把CAN控制器信息發(fā)送設置于捕獲單元中斷處理中，使主程序變得十分簡單。在這種情況下，捕獲單元中斷處理程序同時包括捕獲周期取出和CAN信息發(fā)送。由于減少了判斷和循環(huán)，CAN信息發(fā)送變得簡單。捕獲單元中斷處理程序如下：CAP4_ISR 
LDP #DP EVB 
LACL CAP4FIFO                  ;取捕獲堆棧值 
LDP DP_USER  
SACL CAP4TEMP                  ;捕獲值送入臨時寄存器 
LDP #DP EVB 
SPLK #0，T3CNT                 ;清T3計數(shù)值，使其重新計數(shù) 
LDP #DP_CAN 
SPLK #0000H，MDER              ;郵箱不使能 
SPLK #0100H，MCR               ;CDR=I，數(shù)據(jù)改變請求 
LDP #5 
LACL CAP4TEMP                  ;取捕獲值 
LDP #DP_CAN2 
SACL MBX3A                     ;把捕獲值移入到郵箱3 
LDP #DP_CAN 
SPLK #0880H，MCR               ;DBO=1，CDR=0，ABO=1，STM=0 
SPLK #08H，MDER                ;MD3=0，ME3=1，郵箱3發(fā)送使能 
LDP #DP CAN 
SPLK #0020H，TCR               ;郵箱3發(fā)送請求
W_TA3 LDP #DP_CAN 
BIT TCR，2                     ;郵箱3發(fā)送應答TA3(位13)=1
BCND W_TA3, NTC                ;等待發(fā)送應答
LDP #DP_CAN
SPLK #2000h, TCR               ;發(fā)送應答TA3寫1復位
CLRC INTM                      ;開中斷
RET

4 結論
    分析和設計表明，利用SoC芯片類的TMS320LF407特點，適當配置相應的單元，就會簡捷、有效地實現(xiàn)速度更快的控制功能，體現(xiàn)了控制功能，體現(xiàn)了控制實現(xiàn)方法的必然發(fā)展趨勢。調試應用說明，該方法正確、有效。