【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，形成一個(gè)16位 PWM 通道，由通道 1 的使能位控制 PWM 的輸出。PWM時(shí)鐘選擇寄存器PWMCLKPWMCLK 寄存器每一位如圖3 所示： 復(fù)位默認(rèn)值：0000 0000B圖2 PWMCLK 寄存器S12的PWM 共有四個(gè)時(shí)鐘源，每一個(gè) PWM 輸出通道都有兩個(gè)時(shí)鐘可供選擇（ClockA、ClockSA 或Clock B、ClockSB））。其中0、5 通道可選用ClockA和ClockSA，7 通道可選用ClockB、ClockSB 通道。該寄存器用來(lái)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)通道時(shí)鐘源的選擇。用法： PCLK0 = 1 通道0（PTP0）的時(shí)鐘源設(shè)為ClockSA PCLK2 = 0 通道2（PTP2）的時(shí)鐘源設(shè)為ClockB HCS12原理及應(yīng)用PWM寄存器說(shuō)明2 PWM預(yù)分頻寄存器PWMPRCLKPWMPRCLK 寄存器每一位如圖3 所示： 復(fù)位默認(rèn)值：0000 0000B圖 3 PWMPRCLK 寄存器PWMPRCLK 寄存器包括ClockA預(yù)分頻和ClockB預(yù)分頻的控制位。ClockA、ClockB的值為總線時(shí)鐘的1/2n (0≤n≤7)，具體設(shè)置參照?qǐng)D4和圖5圖 4 Clock A 預(yù)分頻設(shè)置圖5 Clock B 預(yù)分頻設(shè)置PCKB0~PCKB2 是對(duì)ClockB進(jìn)行預(yù)分頻。PCKA0~PCKA2 是對(duì)ClockA進(jìn)行預(yù)分頻。PWM分頻寄存器PWMSCLA、PWMSCLBPWMSCLA 寄存器每一位如圖 6 所示：圖6 PWMSCLA寄存器Clock SA 是通過(guò)對(duì) PWMSCLA 寄存器的設(shè)置來(lái)對(duì)ClockA 進(jìn)行分頻而產(chǎn)生的。其計(jì)算公式為：Clock SA=Clock A /(2*PWMSCLA)PWMSCLB 寄存器與PWMSCLA 寄存器相似，Clock SB 就是通過(guò)對(duì)PWMSCLB 寄存器的設(shè)置來(lái)對(duì) ClockB 進(jìn)行分頻而產(chǎn)生的。其計(jì)算公式為：Clock SB=Clock B /(2*PWMSCLB) PWM寄存器說(shuō)明3PWM極性選擇寄存器PWMPOLPWMPOL 寄存器每一位如圖7 所示：該寄存器是0～7通道PWM輸出起始極性控制位，用來(lái)設(shè)置PWM輸出的起始電平。 用法：PWMPOL_PPOL0=1 通道 0 在周期開(kāi)始時(shí)輸出為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器等于占空比寄存器的值時(shí)，輸出為低電平。對(duì)外輸出波形先是高電平然后再變?yōu)榈碗娖健WM波形對(duì)齊寄存器PWMCAEPWMCAE 寄存器每一位如圖 8 所示：圖 8 PWMCAE 寄存器PWMCAE 寄存器包含 8 個(gè)控制位來(lái)對(duì)每個(gè) PWM 通道設(shè)置左對(duì)齊輸出或中心對(duì)齊輸出。用法: PWMCAE_CAE0 = 1 通道0 中心對(duì)齊輸出 PWMCAE_CAE7 = 0 通道7 左對(duì)齊輸出注意：只有輸出通道被關(guān)閉后才能對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，即通道被激活后不能對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。 PWM工作原理S12微控制器PWM模塊是由獨(dú)立運(yùn)行的8位脈沖計(jì)數(shù)器PWMCNT、兩個(gè)比較寄存器PWMPER和PWMDTY組成。左對(duì)齊方式在該方式下，脈沖計(jì)數(shù)器為循環(huán)遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為0 。當(dāng)PWM使能后，計(jì)數(shù)器PWMCNT從0開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘信號(hào)遞增計(jì)數(shù)，開(kāi)始一個(gè)輸出周期。當(dāng)計(jì)數(shù)值與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時(shí)，比較器1輸出有效，將觸發(fā)器置位，而PWMCNT繼續(xù)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)值與周期常數(shù)寄存器PWMPER相等時(shí)，比較器2輸出有效，將觸發(fā)器復(fù)位，同時(shí)PWMCNT也復(fù)位，結(jié)束一個(gè)輸出周期。原理參照?qǐng)D14：圖14 PWM左對(duì)齊方式中心對(duì)齊方式在該方式下，脈沖計(jì)數(shù)器為雙向計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為0 。當(dāng)PWM使能后，計(jì)數(shù)器PWMCNT從0開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘信號(hào)遞增計(jì)數(shù)，開(kāi)始輸出一個(gè)周期。當(dāng)計(jì)數(shù)器與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時(shí)，比較器1輸出有效，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，而PWMCNT繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與周期常數(shù)PWMPER相等時(shí)，比較器2輸出有效，此時(shí)改變PWMCNT的計(jì)數(shù)方向，使其遞解計(jì)數(shù)；當(dāng)PWMCNT再次與PWMDTY相等時(shí)，比較器1再一次輸出有效，使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，而PWMCNT繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)等待PWMCNT減回至0，完成一個(gè)輸出周期。原理參照?qǐng)D6:圖15 中心對(duì)齊方式周期計(jì)算方法左對(duì)齊方式：輸出周期 = 通道周期 PWMPERx中心對(duì)齊方式：輸出周期 = 通道周期 PWMPERx 2脈寬計(jì)算方法左對(duì)齊方式：占空比 = [ (PWMPERx PWMDTYx) / PWMPERx ] 100%中心對(duì)齊方式：占空比 = [ PWMDTYx / PWMPERx ] 100% 飛思卡爾核心板X(qián)S128_112 系統(tǒng)板使用說(shuō)明歡迎使用智能車(chē)制作網(wǎng)站推出的 XS128_112 系統(tǒng)板，請(qǐng)?jiān)谑褂们白屑?xì)閱讀以下內(nèi)容：1. S1用來(lái)確定 BDM 接口定義模式，焊接 51 歐電阻至板上標(biāo)識(shí)的圓點(diǎn)處 BDM 接口為清華定義，否則為飛思卡爾定義。2. S2用來(lái)連接 LM1881 與單片機(jī) AD0 引腳，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處單片機(jī)AD0 引腳將與 LM1881 視頻輸入引腳連接，這樣在 AD0 引腳輸入模擬視頻信號(hào)，單片機(jī)即可對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采集同時(shí)板載 LM1881 進(jìn)行視頻信號(hào)分離。3. S3用來(lái)連接 LM1881 奇偶場(chǎng)輸出引腳與單片機(jī)的 PA0，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處 LM1881 奇偶場(chǎng)輸出引腳將與單片機(jī) PORTA0 連接，此時(shí)設(shè)定 PA0 為輸入端，即可完成對(duì)視頻信號(hào)奇偶場(chǎng)的識(shí)別。4. MODESET單片機(jī)運(yùn)行模式設(shè)置，默認(rèn)情況下焊接 3 個(gè) 電阻至此則為單片運(yùn)行模式，若需要更改單片機(jī)的運(yùn)行模式，可將此處電阻焊下，通過(guò)對(duì)引腳 PE4,PE5,PE6,PE7 輸入對(duì)應(yīng)高低電平則可更改運(yùn)行模式。 2．系統(tǒng)板引腳圖第3節(jié) 智能小車(chē)的設(shè)計(jì)步驟智能小車(chē)的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟： ①掌握開(kāi)發(fā)工具的基本使用方法 ②小車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ③小車(chē)的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ④小車(chē)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ⑤算法設(shè)計(jì) ⑥軟件設(shè)計(jì) ⑦系統(tǒng)整體調(diào)試階段⑧相關(guān)技術(shù)參數(shù) 第二章 智能汽車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第1節(jié) 開(kāi)發(fā)工具介紹與使用方法 CodeWarrior for HCS12 簡(jiǎn)介 Metrowerks 公司提供的 CodeWarrior for HCS12 教學(xué)用版本，它是面向以 HC12 或 S12 為 CPU 的單片機(jī)嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)的軟件包，包括集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 IDE、處理專(zhuān)家?guī)?，全芯片仿真、C 交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及BDM 調(diào)試器。如同多數(shù)軟件開(kāi)發(fā)商一樣，Metrowerks 公司提供 CodeWarrior的教學(xué)版本（Special Edition），使用教學(xué)版本對(duì)成的代碼有一定的限制，不能超過(guò) 12KB，對(duì)工程包含的文件數(shù)目限制在了 30 個(gè)以?xún)?nèi)[3]。雖然存在著這些限制，但是對(duì)于我們這次的智能車(chē)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)是足夠了。關(guān)于CodeWarrior for HCS12 的詳細(xì)使用說(shuō)明，請(qǐng)參閱 freescale 網(wǎng)站上的技術(shù)手冊(cè)（）。 BDM 開(kāi)發(fā)工具 后臺(tái)調(diào)試模式（Background Debug Mode）是當(dāng)代單片機(jī)普遍采用的調(diào)試方式之一，在 BDM 模式下主要可以實(shí)現(xiàn)一下 3 個(gè)方面的功能[3]： 首先是應(yīng)用程序的下載與在線更新。在 BDM 模式下，可以對(duì) Flash 做寫(xiě)入和擦除操作，故可以在產(chǎn)品出廠前即將應(yīng)用程序下載的產(chǎn)品當(dāng)中去，也可以在產(chǎn)品出廠后更應(yīng)用程序。BDM 模式的另一功能是做單片機(jī)內(nèi)部資源的配置與修復(fù)，程序的加密處理等。一些 MCU 的內(nèi)部寄存器只能在 BDM 模式下操作，特別是一些單片機(jī)內(nèi)部詞源配置的寄存器。 BDM 的第三個(gè)功能室做應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)調(diào)試。S12 系列單片機(jī)的 BDM調(diào)試模式有這種功能。和多時(shí)現(xiàn)代單片機(jī)一向，S12 單片機(jī) CPU 內(nèi)部使用了 4 級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得 CPU 的讀取指令，解釋指令，執(zhí)行指令等操作看起來(lái)好像是并行的。S12 單片機(jī)是 16 位單片機(jī)，每次讀操作可以讀入 2 條指令，對(duì)于下一個(gè)度指令周期來(lái)說(shuō)，就可能是一個(gè)空周期。BDM模式下的 S12 單片機(jī)就可以利用“偷”到的控周期，在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的，實(shí)時(shí)地讀取 CPU 內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)試的效果。 S12 片內(nèi)的 BDM 模塊框圖如圖 12 所示，右邊的 BKGD 引腳與 BDM調(diào)試器相連，左邊接入片內(nèi)的 CPU 總線。 圖 17 BDM 模塊框圖 Altium Designer 簡(jiǎn)介 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的下一個(gè)版本。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品。 Altium Designer 是兩年之內(nèi)的第六次更新，極大地增強(qiáng)了對(duì)高密板設(shè)計(jì)的支持，可用于高速數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)航，可將器件放置在 PCB 板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 以前這些高級(jí)的 PCB 設(shè)計(jì)技術(shù)被限定在‘高級(jí)’ 的 PCB 設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對(duì)于大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)價(jià)格昂貴。然而，Altium 的理念是讓電子設(shè)計(jì)變得更容易，Altium Designer 讓每一位工程師都能使用最新的設(shè)計(jì)功能。 Altium Designer 極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設(shè)計(jì)的時(shí)間，簡(jiǎn)化了復(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)?？删幊唐骷系拇罅?LVDS 資源。AltiumDesigner 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。 主要工作說(shuō)明 第二節(jié)：闡述了機(jī)械設(shè)計(jì)的具體方法。 第三節(jié)：詳細(xì)介紹了智能車(chē)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。 第四節(jié)：系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)：比較了常用控制算法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì) PID算法和模糊控制算法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并根據(jù)小車(chē)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和運(yùn)行環(huán)境及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較對(duì)小車(chē)縱向控制和橫向控制算法進(jìn)行了合理選擇。 第五節(jié)：系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)：給出了小車(chē)系統(tǒng)算法流程，介紹了各功能模塊的初始化和輸入控制量的計(jì)算與編碼。 第六節(jié)：對(duì)智能車(chē)進(jìn)行測(cè)試優(yōu)化，調(diào)整參數(shù)，改善智能車(chē)的性能。 第七節(jié)：給出了智能車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)。第2節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)主要指小車(chē)車(chē)模各機(jī)械模塊的布局與安裝以及各種機(jī)械部件的制作與裝配。機(jī)械設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到小車(chē)能否正常運(yùn)行和小車(chē)的整體性能，除去車(chē)賽組委會(huì)提供好帶有四輪和電機(jī)的小車(chē)底盤(pán)，小車(chē)車(chē)模的機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括小車(chē)機(jī)械整體布局、路徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)的安裝、舵機(jī)的安裝、電路底板的安裝及測(cè)速機(jī)構(gòu)的安裝。 小車(chē)機(jī)械整體布局 小車(chē)整體機(jī)械布局圖如圖 21 所示 圖 21 小車(chē)簡(jiǎn)化俯視圖 小車(chē)的整體機(jī)械機(jī)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部件組成： 1. 光電管電路板，橫向置于車(chē)體前方2. 延伸連桿，平行連接車(chē)體和光電管電路板；3. 舵機(jī)及舵機(jī)連桿，位于兩前輪之間；4. 底盤(pán)；5. 電路底板，固定于車(chē)體中后方；6. 電池，位于電路底板下方；7. .車(chē)輪；8. 電機(jī)，位于后輪之間；9. 霍爾傳感器，包括霍爾元件和磁鐵，霍爾元件固定在底板上，磁鐵固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的小鋼圈上；.，連接電機(jī)轉(zhuǎn)軸和車(chē)輪。 路徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)的安裝路徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)安裝示意圖如圖 32 所示： 路徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)安裝側(cè)視圖路徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)是一個(gè)布局了 14 個(gè)光電管的橫向電路板，其安裝過(guò)程中主要包括三個(gè)方面：：由于使用反射式紅外光電管來(lái)探測(cè)路徑（黑線），光電管距離地面的高度對(duì)路徑檢測(cè)的準(zhǔn)確度有很大影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們通過(guò)使用墊片將光電管固定在距地面大約 1cm 的高度；，光電管探測(cè)的前方黑線越遠(yuǎn)，對(duì)小車(chē)速度的提高越有利，因此我們通過(guò)連桿將光電管電路板向前延伸了約 10cm；，兩個(gè)連桿平行連接小車(chē)及光電管電路板，在電路板前方受到碰撞壓力時(shí)連桿能夠歪斜，起到了壓力緩沖作用，這樣有利于小車(chē)碰撞時(shí)對(duì)電路板的損壞。 舵機(jī)的安裝 舵機(jī)通過(guò)一對(duì)連桿分別連接兩前輪內(nèi)側(cè)固定點(diǎn)，通過(guò)兩連桿在舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力帶動(dòng)下的橫向運(yùn)動(dòng)來(lái)控制兩車(chē)輪的轉(zhuǎn)向，安裝要注意的問(wèn)題是是調(diào)整好兩連桿的長(zhǎng)度，使得兩前輪保持平行并且使得舵機(jī)在零轉(zhuǎn)角時(shí)車(chē)輪方向亦為零轉(zhuǎn)角。 安裝示意圖如圖 23 所示：