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基于A(yíng)RM Linux的電子控制油門(mén)設計

作者： 時(shí)間：2013-11-11 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
　　使用class_create函數創(chuàng )建class結構，這段代碼在sysfs中的/sys/class下創(chuàng )建一個(gè)目錄，目錄中創(chuàng )建一個(gè)新的“pwm”的class類(lèi)以容納通過(guò)sysfs輸出的驅動(dòng)程序的所有屬性。其中的一個(gè)屬性是dev文件條目，它由class_device_create()創(chuàng )建——它觸發(fā)了用戶(hù)空間udev守護進(jìn)程創(chuàng )建/dev/pwm設備節點(diǎn)。代碼如下所示：
static struct class * pwm_class;
pwm_class = class_create(THIS_MODULE, “pwm”);
if(IS_ERR(pwm_class)){
　　printk(KERN_ERR "Error creating pwm class.");
　　goto error;
}
　　當驅動(dòng)程序發(fā)現一個(gè)設備并且已經(jīng)分配了一個(gè)次設備號時(shí)，驅動(dòng)程序將調用class_device_create函數：
　　class_device_create(pwm_class, NULL, MKDEV(device_major, 0), NULL, “pwm”);
　　這段代碼在/sys/class/pwm下創(chuàng )建一個(gè)子目錄pwmN，這里N是設備的次設備號。在這個(gè)目錄中創(chuàng )建一個(gè)文件dev，有了這個(gè)udev就可以在/dev目錄下為該設備創(chuàng )建一個(gè)設備節點(diǎn)。
　　當設備與驅動(dòng)程序脫離時(shí)，它也與分配的次設備號脫離，此時(shí)需要調用class_device_destroy(struct class *cls, dev_t devt)函數刪除該設備在sysfs中的入口項：
　　class_device_destroy(pwm_class, MKDEV(device_major, 0))。
2.3.2　配置PWM的輸出頻率
　　先使用Linux系統提供的系統函數來(lái)獲取時(shí)鐘pclk：
clk_p = clk_get(NULL, "pclk");
pclk = clk_get_rate(clk_p);
　　由S3C2410數據手冊可知，經(jīng)過(guò)預分頻器和時(shí)鐘分頻器之后，計算定時(shí)器0的輸入時(shí)鐘頻率為clkin=(pclk/{prescaler0+1}/divider value)；再通過(guò)16位的定時(shí)器0計數寄存器TCNTB0、和定時(shí)器0比較計數器TCMPB0（它們的值分別用tcnt和tcmp表示）分頻，這樣就可以從引腳Tout0處得到合適的PWM波形信號了，其周期為T(mén)=tcnt/clkin，高電平周期為T(mén)h= tcmp/clkin。
　　已知pclk=50.7 MHz，令
　　MAX=(prescale0+1)×(divider value)(1)
　　則有clkin=pclk/MAX；可以取tcnt=pclk/date；又因為tcnt為16位，所以tcnt≤65 535,這樣可以直接消去pclk中的507；而系統需要T=20 ms的周期，先提取出系數50，即：
　　tcnt=pclk/(date×50)=1 014 000/date（2）
　　得出MAX=date≥16，prescaler0的取值范圍為0～255，divider value的可取值為1、2、4、16。
　　要求的PWM波形周期為20 ms，正電平寬度為0.5～2.5 ms，20 ms/0.5 ms=40，所以：
　　tcmp=tcnt/40+(cmd-1)×tcnt/(40×N)（3）
　　其中tcmp和tcnt均為整數；N即為細分系數，它表示cmd加1時(shí)舵機將旋轉(45/N)°；cmd是要輸入的控制參數，用它來(lái)控制舵機的角度。
　　由式（1）~（3）,以及tcmp和tcnt盡量取整數以減小誤差的原則，MAX=date=可取16、20、25。
3　實(shí)驗結果分析
　　理論上，細分系數N取值越大、執行器的動(dòng)作越精確越好，但過(guò)大的細分系數會(huì )導致執行器的命令對cmd的響應變慢。因此，N的取值應該根據執行器到節氣門(mén)閥的距離來(lái)綜合考慮，取細分系數N=5即使用公式：tcmp=tcnt(cmd+4)/200，最小角度為（45/5）=9，足以滿(mǎn)足實(shí)驗的需要。
　　采用實(shí)驗的方法，對MAX=date=16、20、25分別進(jìn)行實(shí)驗，并使用示波器進(jìn)行觀(guān)察根據寄存器的取整特性來(lái)對MAX=date的值進(jìn)行綜合的考量。結果如表1~表3所列。其中cmd為輸入指令，err為誤差，Wh為高電平寬度，~Wh為實(shí)際的高電平寬度。
表1　MAX=date=16,tcnt=63375, clkin=3168750時(shí)的結果
基于A(yíng)RM Linux的電子控制油門(mén)設計
表2　MAX=date=20,tcnt=50700, clkin=2535000時(shí)的結果
基于A(yíng)RM Linux的電子控制油門(mén)設計
表3　MAX=date=25,tcnt=40560, clkin=2028000時(shí)的結果
基于A(yíng)RM Linux的電子控制油門(mén)設計
　　由以上數據可以看出取MAX=date=20時(shí)，誤差最小。由式（4）可知，prescale0+1=20、10、5對應的divider value=1、2、4。
結語(yǔ)
　　利用ARM鎖相環(huán)所產(chǎn)生的高頻率可以獲得更精細的PWM波，從而對舵機實(shí)現更精確的控制來(lái)達到油門(mén)精確控制的目的。本文從理論和實(shí)踐兩方面實(shí)現了舵機角度為9的控制，要想獲得更細分的角度，只需將N的值取大。如N=15，可獲得的最小控制角度為（45/15）=3；N=45，可獲得的最小控制角度為（45/45）=1。 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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