基于ARM Linux的電子控制油門設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-11-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　使用class_create函數(shù)創(chuàng)建class結(jié)構(gòu)，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類以容納通過sysfs輸出的驅(qū)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)了用戶空間udev守護(hù)進(jìn)程創(chuàng)建/dev/pwm設(shè)備節(jié)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(dāng)驅(qū)動(dòng)程序發(fā)現(xiàn)一個(gè)設(shè)備并且已經(jīng)分配了一個(gè)次設(shè)備號時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒄{(diào)用class_device_create函數(shù)：

　　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(shè)備的次設(shè)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(shè)備創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

　　當(dāng)設(shè)備與驅(qū)動(dòng)程序脫離時(shí)，它也與分配的次設(shè)備號脫離，此時(shí)需要調(diào)用class_device_destroy(struct class *cls, dev_t devt)函數(shù)刪除該設(shè)備在sysfs中的入口項(xiàng)：

　　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(tǒng)提供的系統(tǒng)函數(shù)來獲取時(shí)鐘pclk：

clk_p = clk_get(NULL, "pclk");

pclk = clk_get_rate(clk_p);

　　由S3C2410數(shù)據(jù)手冊可知，經(jīng)過預(yù)分頻器和時(shí)鐘分頻器之后，計(jì)算定時(shí)器0的輸入時(shí)鐘頻率為clkin=(pclk/{prescaler0+1}/divider value)；再通過16位的定時(shí)器0計(jì)數(shù)寄存器TCNTB0、和定時(shí)器0比較計(jì)數(shù)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=tcnt/clkin，高電平周期為Th= 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?yàn)閠cnt為16位，所以tcnt≤65 535,這樣可以直接消去pclk中的507；而系統(tǒng)需要T=20 ms的周期，先提取出系數(shù)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(shù)；N即為細(xì)分系數(shù)，它表示cmd加1時(shí)舵機(jī)將旋轉(zhuǎn)(45/N)°；cmd是要輸入的控制參數(shù)，用它來控制舵機(jī)的角度。

　　由式（1）~（3）,以及tcmp和tcnt盡量取整數(shù)以減小誤差的原則，MAX=date=可取16、20、25。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　理論上，細(xì)分系數(shù)N取值越大、執(zhí)行器的動(dòng)作越精確越好，但過大的細(xì)分系數(shù)會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器的命令對cmd的響應(yīng)變慢。因此，N的取值應(yīng)該根據(jù)執(zhí)行器到節(jié)氣門閥的距離來綜合考慮，取細(xì)分系數(shù)N=5即使用公式：tcmp=tcnt(cmd+4)/200，最小角度為（45/5）=9，足以滿足實(shí)驗(yàn)的需要。

　　采用實(shí)驗(yàn)的方法，對MAX=date=16、20、25分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并使用示波器進(jìn)行觀察根據(jù)寄存器的取整特性來對MAX=date的值進(jìn)行綜合的考量。結(jié)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(jié)果

表2　MAX=date=20,tcnt=50700, clkin=2535000時(shí)的結(jié)果

表3　MAX=date=25,tcnt=40560, clkin=2028000時(shí)的結(jié)果

　　由以上數(shù)據(jù)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(yīng)的divider value=1、2、4。

結(jié)語

　　利用ARM鎖相環(huán)所產(chǎn)生的高頻率可以獲得更精細(xì)的PWM波，從而對舵機(jī)實(shí)現(xiàn)更精確的控制來達(dá)到油門精確控制的目的。本文從理論和實(shí)踐兩方面實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)角度為9的控制，要想獲得更細(xì)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(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）

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