基于ARM-Linux平臺(tái)的電子油門(mén)控制
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2．3 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)
2．3．1 使用udev來(lái)動(dòng)態(tài)建立設(shè)備節(jié)點(diǎn)
Linux 2．6系列的內(nèi)核使用udevr來(lái)管理／dev目錄下的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。同時(shí)它也用來(lái)接替devfs及hotplug的功能，這意味著它要在添加／刪除硬件時(shí)處理／dev目錄以及所有用戶(hù)空間的行為，包括加載firmware時(shí)。udev依賴(lài)于sysfs輸出到用戶(hù)空間的所有設(shè)備信息，以及當(dāng)設(shè)備添加或者刪除時(shí)／sbin／hotplug對(duì)它的通知。
為了udevr能夠正常工作，一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要做的事情是通過(guò)sysfs將驅(qū)動(dòng)程序所控制設(shè)備的主設(shè)備號(hào)和次沒(méi)備號(hào)導(dǎo)出到用戶(hù)空間。ud ev在sysfs中的／class／目錄樹(shù)中搜索名為dev的文件，這樣內(nèi)核通過(guò)／sbin／hotplug接口調(diào)用它的時(shí)候，就能獲得分配給特定設(shè)備的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只需要使用class_create接口為它所控制的每個(gè)設(shè)備創(chuàng)建該文件。
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(lèi)以容納通過(guò)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(hù)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：
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(hào)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(devicemajor，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(hào)。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(hào)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(lái)獲取時(shí)鐘pclk：
elk_p=clk_get(NULL“pclk”)；
pclk=clk_get_rate(clk_p)；
由S3C2410數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，經(jīng)過(guò)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(guò)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(hào)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?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≥1 6，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temp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(lái)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。
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(guò)大的細(xì)分系數(shù)會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器的命令對(duì)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(mén)閥的距離來(lái)綜合考慮，取細(xì)分系數(shù)N=5即使用公式：tcmp=tent(cmd+4)／200，最小角度為(45／5)=9，足以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的需要。
采用實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)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(lái)對(duì)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。
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(duì)應(yīng)的dividervalue=1、2、4。
結(jié)語(yǔ)
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(duì)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)更精確的控制來(lái)達(dá)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(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。
評(píng)論