DSPIC33FJ256MC710的疑難問(wèn)題及解決方法

引言

美國微芯公司推出的DSPIC33FJ256MC710高性能16位數字信號控制器，采用了改進(jìn)型的哈佛架構、C編譯器優(yōu)化的指令集、流水線(xiàn)取指令方式，具有實(shí)用、低價(jià)、指令集小、功耗低、速度高、體積小、功能強、抗干擾能力強等特點(diǎn)。dsPIC33FJ256MC710高性能16位數字信號控制器內含有 12位的A／D轉換器(500 ksps)、直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)(DMA)、比較輸出、捕捉輸入、I2C接口、SPI接口、CAN接口、USART接口、Flash程序存儲器自讀寫(xiě)等強大的控制功能，內核又具有強大的數字信號處理能力，具有廣闊的應用前景，主要應用于電機控制等領(lǐng)域。

我們在芯片的實(shí)際應用中遇到了一些預想不到的問(wèn)題，有的是由于硬件設計造成，有的是由于外部干擾造成，還有的是軟件初始化造成的。這些問(wèn)題的解決方法在微芯公司的應用文檔中未提供，我們花了較多的時(shí)間進(jìn)行分析、測試，最后解決了問(wèn)題。本文將這些解決方法介紹給大家，以避免大家在這個(gè)問(wèn)題上花費太多的時(shí)間或因一些無(wú)法解決的問(wèn)題而造成損失。

1 正交編碼器接口模塊的問(wèn)題

dsPIC33FJ256MC710的正交編碼器接口模塊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)QEI模塊)，在調試(Debug)模式下，能夠正常工作，可以得到光電編碼器的轉動(dòng)信號，但是在程序下載(Pro-gram)后模塊不工作，不能得到光電編碼器的轉動(dòng)信號。這個(gè)問(wèn)題有些隱蔽，不易發(fā)現，在我們過(guò)去使用微芯公司芯片的過(guò)程中還從未遇到過(guò)。

本文選用的光電編碼器為1024線(xiàn)，差分信號輸出。這種輸出方式在工業(yè)現場(chǎng)使用具備較高的抗干擾能力，可以連接的導線(xiàn)較長(cháng)。由于光電編碼器的輸出為差分信號，而芯片接口要求為T(mén)TL電平信號，因此增加一片AM26LS32完成電平轉換，把差分信號轉換為T(mén)TL電平信號。光電編碼器輸出的A和／A、B和／B、z和／Z三組差分信號接入AM26LS32芯片，轉化為A、B、Z三路TTL電平信號與dsPIC33FJ256MC710的正交編碼器接口模塊 (QEI)連接。A、B為正交編碼信號，z為光電編碼器零位置信號。

dsPIC33FJ系列芯片，具有智能化的QEI模塊。它由QEA、QEB和INDX三個(gè)輸入通道組成。QEA和QEB這兩個(gè)通道具有智能的正交解碼功能。把光電編碼器輸出的A、B兩相正交編碼信號接入這兩個(gè)通道，芯片通過(guò)解碼算法，自動(dòng)判斷出光電編碼器的旋轉方向和旋轉相對位置。INDX通道稱(chēng)為索引脈沖。該通道通過(guò)接入Z信號，根據絕對零位置和相對位置，就可以確定光電編碼器旋轉的絕對位置。硬件接口原理框圖如圖1所示。

按照微芯公司的應用筆記，QEI初始化程序如下：

在使用調試(Debug)模式運行程序時(shí)，用示波器可觀(guān)察到芯片53號引腳RF8上電平在每次編碼器位置過(guò)零時(shí)產(chǎn)生了翻轉。QEI模塊工作正常。而使用下載(Pro-gram)模式下載程序后，用示波器察到芯片53號引腳RF8上電平在每次編碼器位置過(guò)零時(shí)不發(fā)生變化，QEI模塊工作不正常。

修改初始化程序，初始化復用引腳時(shí)增加對模數轉化模塊AD2PCFGL的配置，就解決了這個(gè)問(wèn)題。程序修改如下：

修改后的程序在下載(Program)模式的情況下，用示波器可以觀(guān)察到芯片53號引腳RF8上電平在每次編碼器位置過(guò)零時(shí)產(chǎn)生翻轉，QEI模塊正常工作。

實(shí)際應用QEI模塊時(shí)，直接讀取POSCNT寄存器的值，就可知道所測量旋轉軸的絕對位置。本文選用1024線(xiàn)的光電編碼器，通過(guò)配置寄存器選擇X4模式，POSCNT寄存器的計數范圍為0～4 096。根據索引脈沖中斷和POSCNT寄存器的值，便可精確地知道旋轉軸的旋轉方向、旋轉速度、當前旋轉軸位置等，精度可以達到1／4 096。

2 RD15作為I／O輸出的問(wèn)題

通用I／O端口是最基本最常用的接口，單片機、數字信號處理器通過(guò)它實(shí)現最基本的高低電平邏輯控制。應用時(shí)，dsPIC33FJ256MC710的第48號引腳作為I／O輸出時(shí)，對應為RD15。RD15作為開(kāi)關(guān)量輸出時(shí)，軟件設置為高電平，但引腳上不能建立高電平。通過(guò)大量的試驗檢測，發(fā)現芯片第48號引腳RD15作為I／O端口時(shí)不能正常工作。為了更清楚地說(shuō)明該問(wèn)題，引入47、53、54號引腳 RD14、RF7、RF8與RD15作對比。相關(guān)驗證程序如下：

運行上述程序，用示波器觀(guān)察dsPIC33FJ256MC710芯片的RD14、RF7、RF8對應的第47、53、54引腳上的電平均為規律的方波信號，而48引腳RD15上高電平不能正常建立，只有極小的尖峰脈沖，波形如圖2所示。

圖2中上部波形為用作對比的RD14對應的第47號引腳上的電平信號，下部波形為RD15對應的第48號引腳上的電平信號。下部波形與上部波形的控制方式是一樣的(見(jiàn)上述程序)，但是不能得到高電平信號。

修改程序的方法是在改變寄存器PORTDbits．RD15之后添加一個(gè)空操作指令asm(nop)。修改后程序如下：

運行修改后的程序，RD15對應的第48號引腳上也出現規律的方波信號，解決了上述問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在應用中也是不易發(fā)現的，查了微芯公司的應用筆記也無(wú)相關(guān)說(shuō)明，因此詳細寫(xiě)出來(lái)以饋讀者。

結語(yǔ)

本文介紹了Microchip公司的高性能16位數字信號控制器dsPIC33FJ系列芯片的內部資源，在應用 dsPIC33FJ256MC710芯片時(shí)遇到的兩個(gè)疑難問(wèn)題。這些問(wèn)題可能是由于硬件設計造成，也可能是外部干擾或軟件初始化造成的，往往是預想不到的問(wèn)題。本文利用相關(guān)程序和波形具體闡述了這兩個(gè)問(wèn)題的現象和解決方法，并附上了相應的程序，希望對讀者能有所幫助。