基于MPC5634的汽車(chē)控制器多路AD采樣的設計

　　引言

　　隨著(zhù)汽車(chē)對控制系統的要求和依賴(lài)性提高，AD采樣的設計模塊成為汽車(chē)控制器中重要的組成部分。AD采樣的結果是汽車(chē)控制器控制執行器的依據，它的速率和精度在汽車(chē)控制中起著(zhù)重要的作用。

　　本文主要介紹一種基于MPC5634的多路模擬信號采集方法，通過(guò)增強型直接內存訪(fǎng)問(wèn)(DMA)方式，自動(dòng)在RAM和增強型隊列式模數轉換器eQADC模塊之間轉移數據，能高效和準確地完成對模擬信號的采集。

　　1 增強型隊列式模數轉換器eQADC模塊

　　1.1 eQADC模塊的結構

　　MPC5634的eQADC模塊有兩個(gè)可獨立工作的ADC轉換單元(ADC0和ADC1)，40路模擬通道(可擴展)，0~5V的轉換范圍，轉換精度有8位、10位、12位三種精度可選，具有軟件和硬件兩種觸發(fā)方式，采樣方式有單次方式和連續方式等，ADC的工作時(shí)鐘可達15MHz。速率和精度可以滿(mǎn)足汽車(chē)控制器的要求。圖1為eQADC模塊的結構框圖，顯示了eQADC模塊的主要組成部分。

　　1.2 命令緩存CFIFO的工作機制

　　eQADC模塊有6個(gè)命令緩存CFIFO，每個(gè)CFIFO有4個(gè)深度，CFIFO有單次掃描和連續掃描的操作模式，配置為不同的掃描模式時(shí)，CFIFO就有不同的觸發(fā)機制。當配置為單次掃描模式時(shí)，每次會(huì )使存儲于隊列中的eQADC轉換命令序列執行一次。當設置為連續掃描模式時(shí)，只要隊列啟動(dòng)后，就可以持續的運行。數據的流程如圖2所示。

　　1.3 eQADC的命令格式

　　eQADC有配置命令和轉換命令兩種命令格式。配置命令用于對eQADC模塊進(jìn)行初始化設置，像使能ADC模塊單元，設置時(shí)鐘分頻因子，轉換速率因子，使能DMA請求等;轉換命令主要用于設置采集哪個(gè)通道，用哪個(gè)ADC模塊單元轉換，轉換的結果放在6個(gè)結果緩存的哪一個(gè)里面，是否對采集的結果進(jìn)行校正等。

　　2 增強型存儲器直接訪(fǎng)問(wèn)(DMA)模塊

　　DMA控制器是總線(xiàn)上的一個(gè)主機，能夠在片內資源(Flash、RAM和I/O外設等)以及片外資源之間傳輸數據。DMA有32個(gè)通道，在某個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)通道成為總線(xiàn)上的主機并進(jìn)行數據傳輸。為了解決他們之間的沖突，DMA有兩種可編程的優(yōu)先級機制：固定優(yōu)先級機制和輪詢(xún)優(yōu)先級機制。一旦一個(gè)通道成為主機，該通道將通過(guò)先讀再寫(xiě)的操作方式，把數據從一個(gè)存儲器地址傳輸到另一個(gè)存儲器地址。每個(gè)DMA通道都有一個(gè)獨立的傳輸控制描述符(TDCn)。

　　3 多路eQADC采樣程序設計

　　在這次的設計中，數據的傳輸是通過(guò)DMA進(jìn)行的。多路eQADC采樣程序設計主要包括命令隊列、結果隊列的定義，eQADC的初始化，DMA初始化，觸發(fā)CFIFO等。程序的設計流程如圖3。

　　3.1 定義數組

　　本文中cQUEUE0[40]被定義為轉換命令的存儲數組，rQUEUE0[40]被定義為轉換結果的存儲數組。把所有通道的轉換命令分別放在數組cQUEUE0[40]中，最后采集的結果分別放在數組rQUEUE0[40]中，這個(gè)可以隨時(shí)讀取rQUEUE0[40]中的數據被汽車(chē)控制器所用。

　　3.2 初始化DMA

　　TCD0對應于CFIFO0，TCD1對應于RFIFO0。由于本設計只要一個(gè)命令緩存CFIFO0和一個(gè)結果緩存RFIFO0就可以滿(mǎn)足設計要求，故只用到一個(gè)CFIFO0，一個(gè)RFIFO0，以及與他們對應的TCD0和TCD1。設置TCD0:源地址為&cQUEUE0，目的地址為0xFFF80010，源地址偏移為4，傳輸的大小為32位，次要字節傳輸數NBYTES為2;主迭代數為40;設置TCD1：源地址為&rQUEUE0，目的地址為0xFFF80032，源地址偏移為4，傳輸的大小為16位，次要字節傳輸數NBYTES為2;主迭代數為40。

　　3.3 初始化eQADC

　　初始化轉換命令的存儲數組cQUEUE0[40]，本設計是采用ADC0模塊單元，12位精度，采用校正，一次采集40個(gè)通道的模擬量。配置eQADC的寄存器，時(shí)鐘分頻因子為2，使能DMA0，DMA1請求等。

　　3.4 校正寄存器的設置

　　本項目的芯片功能很強大，以前的校正都需要外面加硬件來(lái)校正采樣結果，MPC5634自帶的有校正功能，本項目采用的校正是這樣的：ADC的初步轉換結果將通過(guò)MAC單元來(lái)完成校正。MAC單元執行下列算法來(lái)進(jìn)行校正：

　　Idealresult=GCCXADCresult+OCC+2 (1)

　　GCC為增益校正的常數，它是在寄存器ADCn_GCCR中定義的;OCC為偏移量校正常數，它在寄存器ADCn_OCCR中定義的。

　　GCCR與OCCR的值是需要計算來(lái)確定的。通過(guò)以下公式進(jìn)行求解：

　　Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (2)

　　Idealresult1=GCCXADCresult1+OCC+2 (3)

　　為了求出GCCR與OCCR的值，我們只需要兩個(gè)通道的理想結果和實(shí)際的結果就行了，通道44和通道43的電壓值分別對應0.25Vdd和0.5Vdd。而他們的實(shí)際結果可以采集到。因此，可以求出GCCR和OCCR的值。

　　3.5 使能DMA請求

　　設置使能DMA0和DMA1請求。

　　3.6 觸發(fā)CFIFO0

　　設置CFIFO0為連續轉換模式，這樣就可以連續、持續地采集信號，并及時(shí)把采集的結果放到結果存儲數組中，如此就可以保證汽車(chē)控制器在結果存儲數組中所讀取的數據為最新的采集結果，可以使控制器根據最新的數據來(lái)控制各個(gè)執行器。

　　4 主程序和執行結果

　　void main(void)

　　{

　　uint32_t cQUEUE0[40]; //定義命令存儲數組

　　uint16_t rQUEUE0[40]; //結果存儲數組

　　dma_init_fnc(); //DMA初始化

　　eqadc_init_fnc (); //eQADC初始化

　　set_calconstants ();//校正寄存器的設置

　　dma_able();//使能DMA0，DMA1

　　cfifo0_trig();//使能DMA0，DMA1

　　while(1)

　　{

　　}

　　}

　　5 結束語(yǔ)

　　本設計完成了汽車(chē)控制器的采樣模塊的設計，它保證在時(shí)間上和精度上滿(mǎn)足汽車(chē)控制器的要求。通過(guò)不斷地測試，該設計達到了系統所要求的性能和功能。

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