實驗一直流步進電機綜合控制系統(tǒng)設計

-實驗一直流、步進電機綜合控制系統(tǒng)設計一、實驗目的通過本次實驗熟悉MagicARM2410GPIO、UART、RTC，步進電機，直流電機，IIC的工作原理；并能熟悉的編程控制。二、實驗要求以MagicARM2410為實驗平臺，設計一個通過串口通信交互控制的綜合型控制系統(tǒng)。具體來說，可在啟動時，自動列出一些選項，通過鍵盤選擇*個選項而實現(xiàn)其功能；考慮到實時性，再按*個控制鍵能立刻停頓當前功能而回到初始的待選狀態(tài)。具體功能要求如下：1、實現(xiàn)四個LED燈按照十六進制的規(guī)則依次亮滅；2、在超級終端上輸入兩個兩位數(shù)，實現(xiàn)兩位數(shù)的加減乘除并顯示運算結(jié)果；3、顯示當前的年月日、星期、時分秒；4、實現(xiàn)步進電機的調(diào)速和正反轉(zhuǎn)；可用旋轉(zhuǎn)按鈕W1或按鍵控制調(diào)速，在超級終端和數(shù)碼管上同步顯示其正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速信息；5、實現(xiàn)直流電機德調(diào)速和正反轉(zhuǎn)；可用旋轉(zhuǎn)按鈕W2或按鍵控制調(diào)速，在超級終端和數(shù)碼管上同步顯示其正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速信息；6、利用IIC通信，實現(xiàn)EEPROM的讀寫；在超級終端上顯示地址和數(shù)據(jù)。三、實驗原理〔一〕LED燈-四個小燈分別接于GPE11、GPE12 GPH4、GPH6端口；控制端口"0"和"1〞分別實現(xiàn)亮滅(端口設為輸出)如下：voidLED_init(void){//初始化I/OrGPECON=(rGPECON&(~(0*0F<<22)))|(0*05<<22);//rGPECON[25:22]=0101b，設置GPE11、GPE12為GPIO輸出模式rGPHCON=(rGPHCON&(~(0*33<<8)))|(0*11<<8);rGPHCON[13:8]=01**01b，設置GPH4、GPH6為GPIO輸出模式

//}〔二〕UARTUART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設計中，UART用來與PC進展通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。UART首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。消息幀從一個低位起始位開場，后面是5~8個數(shù)據(jù)位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停頓位。接收器發(fā)現(xiàn)開場位時它就知道數(shù)據(jù)準備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和完畢位，對進來的字節(jié)進展奇偶校驗，并將數(shù)據(jù)-字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(chǎn)生額外的信號來指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產(chǎn)生一個奇偶錯誤，UART就置位奇偶標志。UART作用1．發(fā)送/接收邏輯2．波特率的產(chǎn)生3．數(shù)據(jù)收發(fā)4．中斷控制{出現(xiàn)以下情況時，可使UART產(chǎn)生中斷：FIFO溢出錯誤 線中止錯誤〔line-break，即R*信號一直為0的狀態(tài)，包括校驗位和停頓位在〕 奇偶校驗錯誤 幀錯誤〔停頓位不為1〕 接收超時〔接收FIFO已有數(shù)據(jù)但未滿，而后續(xù)數(shù)據(jù)長時間不來〕 發(fā)送 接收由于所有中斷事件在發(fā)送到中斷控制器之前會一起進展"或運算〞操作，所以任意時刻UART只能向中斷產(chǎn)生一個中斷請求。通過查詢中斷狀態(tài)函數(shù)UARTIntStatus()，軟件可以在同一個中斷效勞函數(shù)里處理多個中斷事件〔多個并列的if語句〕。56

回環(huán)操作串行紅外協(xié)議UART初始化函數(shù)如下voidUART_Init(void){inti;if(g_uart_sel) //判斷是否為串口1{//I/O口設置(GPH5,GPH4)rGPHUP=rGPHUP|(0*03<<4);-rGPHCON=(rGPHCON&(~0*00000F00))|(0*00000A00);//串口模式設置rUFCON1=0*00; //制止FIFO功能rUMCON1=0*00; //AFC(流控制)禁能rULCON1=0*03; //制止IRDA，無奇偶校驗，1位停頓位，8位數(shù)據(jù)位rUCON1=0*245;//使用PCLK來生成波特率，發(fā)送中斷為電平觸發(fā)模式，接收中斷為邊沿觸發(fā)模式，//制止接收超時中斷，使能接收錯誤中斷，正常工作模式，中斷或查詢方式(非DMA)//串口波特率設置rUBRDIV1=(int)(PCLK/16.0/UART_BPS+0.5)-1;}else{//I/O口設置(GPH3,GPH2)rGPHUP=rGPHUP|(0*03<<2);rGPHCON=(rGPHCON&(~0*000000F0))|(0*000000A0);//串口模式設置rUFCON0=0*00;rUMCON0=0*00;rULCON0=0*03;

//制止FIFO功能//AFC(流控制)禁能//制止IRDA，無奇偶校驗，1位停頓位，8位數(shù)據(jù)位rUCON0=0*245;//使用PCLK來生成波特率，發(fā)送中斷為電平觸發(fā)模式，接收中斷為邊沿觸發(fā)模式，//制止接收超時中斷，使能接收錯誤中斷，正常工作模式，中斷或查詢方式(非DMA)//串口波特率設置rUBRDIV0=(int)(PCLK/16.0/UART_BPS+0.5)-1;}for(i=0;i<100;i++);}〔三〕RTCA概述實時時鐘〔RTC〕單元在系統(tǒng)電源關(guān)閉的情況下可以在備用電池下工作。RTC-可以使用STRB/LDRBARM操作傳輸二進制碼十進制數(shù)的8位數(shù)據(jù)給CPU。數(shù)據(jù)包括秒、分鐘、小時、日期、天、月、年的時間信息。RTC單元可以在32.768KHz的外部晶振下工作，可以可以執(zhí)行報警功能。B特點-BCD數(shù)：秒、分鐘、小時、日期、日、月、年-閏年生成器-報警功能：報警中斷或從掉電模式中喚醒-已經(jīng)解決2000年問題-獨立電源引腳〔RTCVDD〕-支持對于實時核時間節(jié)拍的毫秒節(jié)拍時間中斷C實時時鐘操作C.1閏年發(fā)生器閏年發(fā)生器可以基于BCDDATE、BCDMON、BCDYEAR的數(shù)據(jù)，從28、29、30、31中確定每個月的最后一天。該模塊在確定*月最后一天的時候會考慮閏年的因素。一個8位的計數(shù)器僅能代表兩個BCD數(shù)字，所以它不能確定是否是00年〔該年的最后兩個數(shù)字是00〕。C.2讀寫存放器為了寫RTC模塊中的BCD存放器，RTCCON存放器的位0必須置1。為了顯示秒分小時星期日月年，CPU應該分別讀取在RTC模塊中的BCDSEC，BCDMIN，BCDHOUR，BCDDAY，BCDDATE，BCDMON，和BCDYEAR。但是，因為多存放器讀取可能存在一秒的誤差。例如，當用戶讀BCDYEAR和BCDMON，構(gòu)造假定是2059年12月31日23點59分。當用戶讀-BCDSEC存放器，值的圍是從1到59〔秒〕就沒有問題，但是如果值是0，年月日就變成了2060年1月1日0時0分因為有剛剛提到的1秒誤差。在這種情況下如果BCDSEC為0，用戶應該重讀BCDYEAR到BCDSEC。C.3備用電池操作RTC邏輯可以由備用電池驅(qū)動，其通過RCTVDD引腳給RTC模塊提供電源，即使系統(tǒng)電源關(guān)閉。當系統(tǒng)關(guān)閉時，CPU和RTC模塊的接口是封閉的，備用電池僅驅(qū)動振蕩電路和BCD計數(shù)器以最小化電源消耗。C.4報警功能RTC在掉電模式或正常操作模式下的特定時間會發(fā)出報警信號。在正常操作模式下報警中斷〔INT_RTC〕被激活。在掉電模式下，電源管理喚醒信號〔PMWKUP〕也如INT_RTC一樣被激活。RTC報警存放器〔RTCALM〕決定了報警的使能狀態(tài)和報警時間設定的條。C.5節(jié)拍時間中斷RTC節(jié)拍時間是用于中斷請求。TIT存放器有一個中斷使能位和對于中斷的計數(shù)器值當節(jié)拍時間中斷出現(xiàn)時，計數(shù)器的值為0。中斷周期如下：Period=(n+1)/128secondn:節(jié)拍計數(shù)器值(1~127)RTC節(jié)拍時間可以用于實時操作系統(tǒng)核時間節(jié)拍。如果時間節(jié)拍由RTC時間節(jié)拍生成，與實時操作系統(tǒng)功能相關(guān)的時間就會和實時同步。D.RTC存放器〔1〕實時時鐘控制存放器〔RTCCON〕〔2〕節(jié)拍時間計數(shù)存放器〔TIT〕〔3〕RTC報警控制存放器〔RTCALM〕-〔4〕報警秒數(shù)據(jù)存放器〔ALMSEC〕〔5〕報警分鐘數(shù)據(jù)存放器〔ALMMIN〕〔6〕報警小時數(shù)據(jù)存放器〔ALMHOUR〕〔7〕報警日期數(shù)據(jù)存放器〔ALMDATE〕〔8〕報警月數(shù)據(jù)存放器〔ALMMON〕〔9〕報警年數(shù)據(jù)存放器〔ALMYEAR〕〔10〕BCD秒存放器〔BCDSEC〕〔11〕BCD分存放器〔BCDMIN〕〔12〕BCD小時存放器〔BCDHOUR〕〔13〕BCD日期存放器〔BCDDATE〕〔14〕BCD日存放器〔BCDDAY〕〔15〕BCD月存放器〔BCDMON〕〔16〕BCD年存放器〔BCDYEAR〕〔四〕步進機與直流電機工作原理步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。步進電機正傳，雙四拍程序。時序控制為AB--BC--CD--DA--AB，共控制運轉(zhuǎn)4圈(電機步距角為18度)。每一步的延時控制。值越大，延時越久；步進電機反轉(zhuǎn)，雙四拍程序時序控制為AD--DC--CB--BA--AD。步距角為18度)。每一步的延時控制。值越大，延時越久。正轉(zhuǎn)模式：dly為延時voidMOTO_Mode1(uint32dly){-//AB相有效GPIOSET(MOTOA);GPIOSET(MOTOB);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOA);GPIOCLR(MOTOB);//BC相有效GPIOSET(MOTOB);GPIOSET(MOTOC);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOB);GPIOCLR(MOTOC);//CD相有效GPIOSET(MOTOC);GPIOSET(MOTOD);Delay(dly);GPIOCLR(MOTOC);GPIOCLR(MOTOD);//DA相有效GPIOSET(MOTOD);GPIOSET(MOTOA);Delay(dly);-GPIOCLR(MOTOD);GPIOCLR(MOTOA);}直流電機由PWM脈沖調(diào)制控制；脈沖為1是電機轉(zhuǎn)動，0時停頓轉(zhuǎn)動。通過PWM占空比來實現(xiàn)加減速。參考程序：voidStepMOTO_Test(void){//uint32a=0;//步進電機控制口設置rGPCCON=(rGPCCON&(~0*0000FC03))|(0*00005401);//GPC0、GPC5--7口設置為輸出rGPCUP=rGPCUP|0*00E1;

//制止GPC0、GPC5--7口的上拉電阻rGPCDAT=rGPCDAT&(~0*00E1);

//設置GPC0、GPC5--7口輸出低電平while(1){UART_SendStr("Pleaseinput'z'OR'f'tocontrolzhengzhuanandfanzhuan\n");UART_SendStr("Press'o'keye*ittest\n");switch(getch=UART_GetKey()){-case'z':{sprintf("Press'j'tospeedup;'ESC'breakout.");for(;;){Change_Speed();MOTO_Mode1(speed1);

//控制步進電機正轉(zhuǎn)//在終端上顯示速度sprintf(disp_buf2,"Zhengzhuan:StepMoto_speedis%d\n",(330-speed1));UART_SendStr(disp_buf2);if(UART_GetFlag()=='j')speedup();//加速if(UART_GetFlag()==0*1B)

//按Esc鍵退出測試break;}break;}case'f':{-sprintf("Press'j'tospeedup;'ESC'breakout.");for(;;){Change_Speed();MOTO_Mode2(speed1); //控制步進電機反轉(zhuǎn)//在終端上顯示速度sprintf(disp_buf2,"Fanzhuan:StepMoto_speedis%d\n",-(330-speed1));UART_SendStr(disp_buf2);if(UART_GetFlag()=='j')UART_SendStr("j");speedup();//加速if(UART_GetFlag()==0*1B) //按Esc鍵退出測試break;}break;}default:break;}if(getch=='o')//按下字母'o'鍵退出整個步進電機測試break;-}}直流電機測試程序：voidDCMOTO_Test(void){uint32i=0,a=0;uint16pwm_dac;charget_ch=0;//TOUT0口設置rGPBCON=(rGPBCON&(~(0*03<<0)))|(0*02<<0);

//rGPBCON[1:0]=10b，設置TOUT0功能rGPBUP=rGPBUP|0*0001;

//制止TOUT0口的上拉電阻//設置GPH9為GPIO輸出模式rGPHCON=(rGPHCON&(~(0*03<<18)))|(0*01<<18);

//GPH9口rGPHDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));

//輸出0電平rGPHUP=rGPHUP|(1<<9);//初始化PWM輸出。設PWM周期控制值為255pwm_dac=250*255/330; //初始化占空比PWM_Init(255,pwm_dac);-while(1){//按'z'鍵控制正傳，'f'鍵控制反轉(zhuǎn)，'s'鍵停頓轉(zhuǎn)動'Esc'退出測試UART_SendStr("\nPressthekeytocontrolstate:'z'--zhengzhuan'f'--fanzhuan's'--stop\n");switch((get_ch=UART_GetKey())){case'z':{rGPBDAT=rGPHDAT|(1<<9);rGPHDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));while(1){Change_Speed();rTCMPB0=(speed2*255/330);sprintf(disp_buf3,"DCMoto_speedis%d\n",speed2);//終端顯示正轉(zhuǎn)速度UART_SendStr(disp_buf3);if(UART_GetFlag()=='s'){rGPBDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));rGPHDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));-break;}}break;}case'f':{rGPBDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));rGPHDAT=rGPHDAT|(1<<9);while(1){Change_Speed();rTCMPB0=(speed2*255/330);sprintf(disp_buf3,"DCMoto_speedis%d\n",(-speed2));//終端顯示正轉(zhuǎn)速度UART_SendStr(disp_buf3);if(UART_GetFlag()=='s'){rGPBDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));rGPHDAT=rGPHDAT&(~(1<<9));break;}-}break;}default:break;}if(UART_GetFlag()==0*1B)break;}}〔五〕IIC通信實現(xiàn)EEPROM的讀寫〔一〕I2C，一種總線構(gòu)造。I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有接到I2C總線設備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。實驗過程中必須先初始化總線—啟動總線后才能用其進展通信。intI2C_SendByte(uint8dat)//發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)，并接收應答位intI2C_RcvByteNA(uint8*dat)//接收I2C總線上一字節(jié)數(shù)據(jù)并發(fā)送非應答位intI2C_RcvByteA(uint8*dat)//接上I2C總線上一字節(jié)數(shù)據(jù)，并發(fā)送應答位voidStopI2C(uint8send)//完畢總線intISendStr(uint8sla,uint8*suba,uint8*s,uint8no)【**Descriptions:使用硬件I2C發(fā)送數(shù)據(jù)。-**Input:sla 從機地址suba器件子地址(第一字節(jié)用來表示子地址字節(jié)個數(shù))** s 發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)** no 發(fā)送數(shù)據(jù)個數(shù)Output:操作成功返回TRUE，仲載失敗/無從機應答返回FALSENote:使用前設置好參數(shù)。程序不會更改s、suba緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)】intIRcvStr(uint8sla,uint8*suba,uint8*s,uint8no)//v使用硬件I2C讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)和發(fā)送對應〔二〕測試EEPROM程序voidTestEEPROM(void){uint8suba[2];intrw_err;inti;rw_err=0;//寫數(shù)據(jù)測試suba[0]=1;

//1位子地址suba[1]=0*00;

//子地址for(i=0;i<10;i++){dat_buf[i]=i+'0';}-UART_SendStr("dataofwrite:");for(i=0;i<5;i++)UART_SendByte(dat_buf[i]);UART_SendStr("\n");i2c_opsta=ISendStr(CAT1025,suba,dat_buf,5);for(i=0;i<10000;i++); //等待寫周期//讀出校驗for(i=0;i<5;i++)dat_buf[i]=0*00;i2c_opsta=IRcvStr(CAT1025,suba,dat_buf,5);UART_SendStr("dataofread:");for(i=0;i<5;i++)UART_SendByte(dat_buf[i]);UART_SendStr("\n");for(i=0;i<5;i++){if(dat_buf[i]!=(i+'0'))rw_err=1;}//判斷操作是否出錯，如果出錯則蜂鳴報警if(rw_err)ErrorShow();}【如果寫入的數(shù)據(jù)和讀出的一樣，則測試通過】四、實驗程序-【main函數(shù)：主要實現(xiàn)與終端交互的功能，通過鍵盤輸入字符的判斷來決定執(zhí)行的功能】intmain(void){uint8g_getch;inti=0;UART_Select(0);//選擇UART0UART_Init();//UART0初始化LED_init();//LED相關(guān)初始化EINT_init();//外部中斷初始化while(1){fun_test();switch(g_getch=UART_GetKey()){case'1':{UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("\n");LED_DispAllOn(); //LED燈全亮DelayNS(10);UART_SendStr("\nTestLED_DispAllOnisOver!\n");//死循環(huán)，當檢測到按下‘Esc’鍵時-break;}case'2':{UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("\n");LED_DispAllOff(); //LED燈全滅DelayNS(10);UART_SendStr("\nTestLED_DispAllOffisOver!\n");break;}case'3':{UART_SendByte(g_getch);UART_SendStr("\n");for(;;)退出{LED_onebyone(); //流水燈if(UART_GetFlag()