使用控制律加速器 (CLA)
本示例展示了如何使用 TI® 处理器上的控制律加速器 (CLA) 和 C2000™ Microcontroller Blockset。
简介
C2000™ Microcontroller Blockset 使您能够：
使用 CLA 进行 LED 闪烁示例
CPU 和 CLA 之间的数据完整性
CLA 输出的信号监控
基于 CLA 的永磁同步电机磁场定向控制 (FOC)。
前提条件
完成以下教程：
所需硬件
对于 LED 闪烁模型：
TI® F28069、F28035、F28004x、F28379D 或 F28377S 板。
用于 CLA 输出信号监测：
TI F28379D LaunchPad
针对电机控制应用模型：
TI® DRV8312 三相无刷电机控制套件（DRV8312-C2-KIT 或 DRV8312-69M-KIT），配备 F28035 或 F28069 Piccolo 处理器
三相永磁同步电机 (PMSM) 带有霍尔传感器，连接到 DRV8312EVM 板的连接器 J10。
示例模型的可用版本：
TI F28379D LaunchPad：c28379D_cmpss_cla_blink.slx
F28035：c28035blink_cla.slx
F28069：c28069blink_cla.slx
F28377S：c28377Sblink_cla.slx
F28004x：c28004xblink_cla.slx
F28069：c28069_dataintegrity_cla.slx
F28379D：c28379D_dataintegrity_cla.slx
F28379D Launchpad：c28379D_cpu1_blink_cla.slx，c28379D_cpu2_blink_cla.slx
F28379D: c28379D_custom_code_cla.slx
DRV8312 + F28069: c28069pmsmfoc_cla.slx
DRV8312 + F28035: c28035pmsmfoc_cla.slx
任务 1：使用 CLA 进行 LED 闪烁示例
下图显示了一个配置为使用硬件上可用的 CLA 的示例模型。打开 c28069blink_cla 模型。
该模型为 Simulink® 模型生成代码，其中算法的一部分在设备上可用的控制律加速器 (CLA) 上运行。CLA 是一个协处理器，它支持并行处理。利用 CLA 处理时间紧迫的任务，可以释放主 CPU 以同时执行其他系统和通信功能。
GPIO 引脚 34（连接到控制卡上的 LED；LaunchPad 板上的 GPIO 引脚编号不同）在每次发生 CLA Task1 中断时切换。
方法一：使用不可重用函数代码生成技术为 CLA 子系统生成 LED 闪烁指令
在这种方法中，cla_subsystem 由软件以 0.5 秒的速率触发，并配置为不可重用函数作为 Function packaging。有关更多信息，请访问Method 1 - Nonreusable Function Code Generation for CLA Subsystem (Recommended)。
以下是针对此模型完成的 CLA Subsystem 模块配置。要打开模块参数，右键点击点击 CLA 子系统，然后选择模块参数（子系统）。如果要在其他硬件板上运行此示例，请确保指定的参数值相同。
运行模型
打开以下任意一个示例模型：c28069blink_cla.slx、c28004xblink_cla.slx、c28377Sblink_cla.slx、c28379D_cpu1_blink_cla.slx 或 c28379D_cpu2_blink_cla.slx。
打开配置参数，然后在代码生成窗格中选择所需的工具链。
按 Ctrl+B 生成二进制可执行文件，并自动加载和运行选定目标上的可执行文件。
方法二：使用 CLA 子系统的内联代码生成来控制 LED 闪烁
在这种方法中，cla_subsystem 由软件以 0.5 秒的速率触发，并配置为内联作为 Function packaging。有关更多信息，请访问Method 2 - Inline Code Generation for CLA Subsystem。
以下是针对此模型完成的 CLA Subsystem 模块配置。要打开模块参数，右键点击点击 CLA 子系统，然后选择模块参数（子系统）。如果要在其他硬件板上运行此示例，请确保指定的参数值相同。
运行模型
打开示例模型，c28035blink_cla.slx。
打开配置参数，然后在代码生成窗格中选择所需的工具链。
按 Ctrl+B 生成二进制可执行文件，并自动加载和运行选定目标上的可执行文件。
任务 2：确保 CPU 和 CLA 之间的数据完整性
数据完整性问题可能在以下情况下发生：
数据传输并非原子操作。例如，数据传输，其中数据大小大于原子大小 (uint16)。
任务未同步。例如，CLA 是异步触发的。
CPU 和 CLA 的采样时间不同。
为了确保数据完整性，必须使用双缓冲算法或通过同步 CPU 和 CLA 来保护数据。
在这个模型中，CPU 和 CLA 不同步，因为 CLA 是使用 ePWM 中断异步触发的。为了确保数据完整性，使用了双缓冲算法以及控制标志（Read_index 和 Write_index）。打开 c28069_dataintegrity_cla 模型。
在双缓冲算法中，使用两个缓冲区 mydoublebuf0 和 mydoublebuf1 进行数据交换。CPU 使用 Read_index 标志检查 CLA 正在读取的缓冲区，并将数据写入另一个缓冲区。类似地，CLA 使用 Write_index 标志检查 CPU 正在写入的缓冲区，并从另一个缓冲区读取数据。例如，当 Read_index 为 0 时，将从 CLA 中的 mydoublebuf0 读取数据。
通过使用双缓冲逻辑，即使 CPU 和 CLA 不同步，也能保证数据完整性。
运行模型
打开 c28069dataintegrity_cla.slx 模型。
在硬件选项卡上，点击构建、部署和开始 > 构建独立程序或按 Ctrl+B 在 CPU 上构建和下载可执行文件。
任务 3：CLA 输出的信号监控
在这个任务中，您将：
配置 c28379D_cmpss_cla_blink.slx 模型，从 DAC 和 CMPSS 模块读取数据，并在 CLA 任务中使 LED 闪烁。
监控并调节模型以观察 CLA 输出。
CLA 子系统的输入 input1 使用代码映射存储在 CpuToCla1MsgRAM 中。CLA 子系统配置了 Nonreusable function 函数打包。有关更多信息，请参阅Method 1 - Nonreusable Function Code Generation for CLA Subsystem (Recommended)。
配置模型
1.打开使用 CMPSS 在 CLA 中闪烁 LED 模型。该模型专为 TI Delfino F28379D LaunchPad 硬件配置。
2.要在其他 TI C2000 处理器上运行该模型，请按 Ctrl+E 打开配置参数对话框，然后导航到硬件实现 > 硬件板选择所需的硬件板。
CLA 内部的驱动模块配置
以下是针对该模型完成的驱动模块 CLA 配置。双击模块即可打开模块参数配置。如果要在其他硬件板上运行此示例，请确保指定的参数值相同。
运行模型
1.打开硬件选项卡，然后点击监控和调节。
2.使用诊断查看器跟踪构建进度，并等待代码加载并在目标硬件上运行。
3.观察 Scope 模块上的日志数据和 LED 闪烁情况。
任务 4：基于 CLA 的永磁同步电机磁场定向控制 (FOC)。
此生成原始空间向量（c28035pmsmfoc_cla/FOC 算法/扭矩控制算法/生成空间向量）的输入使用代码映射存储在 CpuToCla1MsgRAM 中。生成原始空间向量是通过 Nonreusable function 函数打包配置的。有关更多信息，请参阅Method 1 - Nonreusable Function Code Generation for CLA Subsystem (Recommended)。
下图显示了永磁同步电机磁场定向控制 (FOC) 示例模型，该模型在 CLA 上运行 FOC 算法。打开 c28069pmsmfoc_cla.slx 模型。
该模型采用 CLA 实现永磁同步电机的磁场定向控制 (FOC)。FOC 算法通过 CLA 任务实现，并在 CLA 任务完成后使用相应的中断刷新 PWM 占空比。本示例需要 DRV8312 套件和 F28069 或 F28035 控制卡。本示例应用了 LED 闪烁示例中列出的所有注意事项。
在此模型中，通过同步 CPU 和 CLA 来保证数据完整性。CLA 是软件触发的，使用从输入继承的采样时间。Simulink 调度器确保在触发 CLA 子系统之前所有输入都已准备就绪。
在这个示例中，采用闭环磁场定向控制算法来调节三相永磁同步电机 (PMSM) 的速度和转矩。本示例使用来自 C2000™ Microcontroller Blockset 的 C28x 外设模块。本例中的算法采用异步调度。脉冲宽度调制 (PWM) 模块触发 ADC 转换。转换结束时，ADC 发出中断，触发主 FOC 算法。
使用配置参数配置中断操作 > 硬件实现 > 硬件板设置 > 目标硬件资源 > 外部中断。
使用 DRV8312EVM 进行模型校准
该模型中的“位置感应开关”允许您选择无传感器位置感应或使用霍尔传感器的位置感应。如果未安装传感器（默认），则无需校准。如果使用霍尔传感器进行位置传感，则霍尔传感器必须连接到 DRV8312EVM 板的 J10。该模型将三个霍尔信号连接成一个变量，其中 Hall_A 为该变量的最低有效位 (LSB)，Hall_C 为该变量的最高有效位 (MSB)。
“速度请求开关”允许您选择速度请求的来源。默认情况下，速度将来自一个标准化的常量，该常量将速度请求设置为可接受速度范围的一半 (0.5)。对于 DRV8312EVM，您还可以选择从电位器 R66 获取速度请求。
霍尔传感器信号的解读
如果使用无传感器控制，则本节内容无关紧要。该模型为每个霍尔信号配置了一个中断。每次霍尔中断中，都有四个有意义的霍尔值。任何其他霍尔值都表明存在硬件问题。在特定中断中读取的霍尔值包含有关电机旋转方向的信息。例如，在 Hall_A 中断中，读取到的霍尔值为 2 表示电机正沿 0 方向旋转，并且刚刚发生了下降沿。如果模型检测到方向发生变化，则会使电机的方向和速度失效。为了保证速度计算的有效性，该模型要求两条连续的边方向相同。否则，模型会设置一个标志来使速度无效。
以下逻辑适用于相应的标志更新：
New_direction = Hall_direction
New_valid_flag = Previous_direction == Hall_direction;
Global_speed_and_direction_ready_flag = New_valid_flag && Old_valid_flag;
磁场定向控制算法接收一个介于 0 到 1 之间的位置信号，该信号反映了一个电旋转周期。如果速度信号有效，该模型将根据霍尔读数进行线性外推，并准确估计位置。
基于霍尔效应的位置估计算法原理：
读取霍尔信号。
获取最新定时器的值（从触发的最后一个中断中捕获的定时器）。
利用当前速度，将上一个边缘经过的时间转换为电角度。
如果速度信息无效（方向改变后、启动时、电机停止时、速度过低时……），则算法假定位置位于霍尔读数定义的 60 个电角度的中间。因此，这些情况下的最大位置信号误差为 30 电度。
当 Hall_A 沿 0 方向上升时，将引用 Hall 解码器（位置 = 0）。Hall_position_offset 变量用于告知 FOC 算法霍尔参考波形与电机反电动势波形之间的位置差。与 QEP 示例类似，该值必须通过将霍尔信号与电机的反电动势波形进行比较来校准。在 DRV8312 示例中，Hall_position_offset 根据电转数进行归一化，并设置为 0.57，以匹配 DRV8312EVM 中包含的电机的特性。
运行模型
打开配置参数，然后在代码生成窗格中选择所需的工具链。
按 Ctrl+B 生成二进制可执行文件，并自动加载和运行选定目标上的可执行文件。
任务 5：CLA 自定义代码包含
在这个任务中，您将：
在模型中包含自定义 CLA 文件
自定义 CLA 文件计算分数的指数值，并将输出发送到 Simulink。
监控并调节以观察 CLA 输出。打开 c28379D_custom_code_cla.slx
在这个模型中，我们正在从 CLA 任务访问自定义 cla 文件中定义的函数。用户可以配置自己的自定义 CLA 代码，并将其包含在构建过程中，如本示例所示。
CLA 子系统的输入 input1 和 input2 使用代码映射存储在 CpuToCla1MsgRAM 中。CLA 子系统配置了 Nonreusable function 函数打包。有关更多信息，请参阅Method 1 - Nonreusable Function Code Generation for CLA Subsystem (Recommended)。
配置模型
1.打开使用 CLA 自定义代码包含模型。该模型专为 TI Delfino F28379D LaunchPad 硬件配置。
2.要在其他 TI C2000 处理器上运行该模型，请按 Ctrl+E 打开配置参数对话框，然后导航到硬件实现 > 硬件板选择所需的硬件板。
3.在“配置参数”对话框中，导航至代码生成 > 自定义代码 > 代码信息 > 源文件，然后选择 customcode.cla 文件。
Function Caller 模块配置在 CLA 内部
以下是针对该模型完成的 Function Caller 模块 CLA 配置。双击模块即可打开模块参数配置。如果要在其他硬件板上运行此示例，请确保指定的参数值相同。
calculate expvalue(u,v) 是一个用户定义的函数，定义在自定义 CLA 文件 (customcode.cla) 中，由 cla_task.cla 文件中的 CLA 任务调用。
运行模型
1.打开硬件选项卡，然后点击监控和调节。
2.使用诊断查看器跟踪构建进度，并等待代码加载并在目标硬件上运行。
3.观察 Display 模块上指数 e^(input1/input2) 的值。
其他可以尝试的操作
尝试使用不同的驱动模块运行示例，并分析结果。
