【文章內容簡介】 ，形成一個16位 PWM 通道，由通道 1 的使能位控制 PWM 的輸出。PWM時鐘選擇寄存器PWMCLKPWMCLK 寄存器每一位如圖3 所示： 復位默認值：0000 0000B圖2 PWMCLK 寄存器S12的PWM 共有四個時鐘源，每一個 PWM 輸出通道都有兩個時鐘可供選擇（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。該寄存器用來實現(xiàn)幾個通道時鐘源的選擇。用法： PCLK0 = 1 通道0（PTP0）的時鐘源設為ClockSA PCLK2 = 0 通道2（PTP2）的時鐘源設為ClockB HCS12原理及應用PWM寄存器說明2 PWM預分頻寄存器PWMPRCLKPWMPRCLK 寄存器每一位如圖3 所示： 復位默認值：0000 0000B圖 3 PWMPRCLK 寄存器PWMPRCLK 寄存器包括ClockA預分頻和ClockB預分頻的控制位。ClockA、ClockB的值為總線時鐘的1/2n (0≤n≤7)，具體設置參照圖4和圖5圖 4 Clock A 預分頻設置圖5 Clock B 預分頻設置PCKB0~PCKB2 是對ClockB進行預分頻。PCKA0~PCKA2 是對ClockA進行預分頻。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 是通過對 PWMSCLA 寄存器的設置來對ClockA 進行分頻而產(chǎn)生的。其計算公式為：Clock SA=Clock A /(2*PWMSCLA)PWMSCLB 寄存器與PWMSCLA 寄存器相似，Clock SB 就是通過對PWMSCLB 寄存器的設置來對 ClockB 進行分頻而產(chǎn)生的。其計算公式為：Clock SB=Clock B /(2*PWMSCLB) PWM寄存器說明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，用來設置PWM輸出的起始電平。 用法：PWMPOL_PPOL0=1 通道 0 在周期開始時輸出為高電平，當計數(shù)器等于占空比寄存器的值時，輸出為低電平。對外輸出波形先是高電平然后再變?yōu)榈碗娖?。PWM波形對齊寄存器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 個控制位來對每個 PWM 通道設置左對齊輸出或中心對齊輸出。用法: PWMCAE_CAE0 = 1 通道0 中心對齊輸出 PWMCAE_CAE7 = 0 通道7 左對齊輸出注意：只有輸出通道被關閉后才能對其進行設置，即通道被激活后不能對其進行設置。 PWM工作原理S12微控制器PWM模塊是由獨立運行的8位脈沖計數(shù)器PWMCNT、兩個比較寄存器PWMPER和PWMDTY組成。左對齊方式在該方式下，脈沖計數(shù)器為循環(huán)遞增計數(shù)，計數(shù)初值為0 。當PWM使能后，計數(shù)器PWMCNT從0開始對時鐘信號遞增計數(shù)，開始一個輸出周期。當計數(shù)值與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時，比較器1輸出有效，將觸發(fā)器置位，而PWMCNT繼續(xù)計數(shù)；當計數(shù)值與周期常數(shù)寄存器PWMPER相等時，比較器2輸出有效，將觸發(fā)器復位，同時PWMCNT也復位，結束一個輸出周期。原理參照圖14：圖14 PWM左對齊方式中心對齊方式在該方式下，脈沖計數(shù)器為雙向計數(shù)，計數(shù)初值為0 。當PWM使能后，計數(shù)器PWMCNT從0開始對時鐘信號遞增計數(shù)，開始輸出一個周期。當計數(shù)器與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時，比較器1輸出有效，觸發(fā)器翻轉，而PWMCNT繼續(xù)計數(shù)，當計數(shù)值與周期常數(shù)PWMPER相等時，比較器2輸出有效，此時改變PWMCNT的計數(shù)方向，使其遞解計數(shù)；當PWMCNT再次與PWMDTY相等時，比較器1再一次輸出有效，使觸發(fā)器再次翻轉，而PWMCNT繼續(xù)遞減計數(shù)等待PWMCNT減回至0，完成一個輸出周期。原理參照圖6:圖15 中心對齊方式周期計算方法左對齊方式：輸出周期 = 通道周期 PWMPERx中心對齊方式：輸出周期 = 通道周期 PWMPERx 2脈寬計算方法左對齊方式：占空比 = [ (PWMPERx PWMDTYx) / PWMPERx ] 100%中心對齊方式：占空比 = [ PWMDTYx / PWMPERx ] 100% 飛思卡爾核心板XS128_112 系統(tǒng)板使用說明歡迎使用智能車制作網(wǎng)站推出的 XS128_112 系統(tǒng)板，請在使用前仔細閱讀以下內容：1. S1用來確定 BDM 接口定義模式，焊接 51 歐電阻至板上標識的圓點處 BDM 接口為清華定義，否則為飛思卡爾定義。2. S2用來連接 LM1881 與單片機 AD0 引腳，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處單片機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，單片機即可對視頻信號進行采集同時板載 LM1881 進行視頻信號分離。3. S3用來連接 LM1881 奇偶場輸出引腳與單片機的 PA0，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處 LM1881 奇偶場輸出引腳將與單片機 PORTA0 連接，此時設定 PA0 為輸入端，即可完成對視頻信號奇偶場的識別。4. MODESET單片機運行模式設置，默認情況下焊接 3 個 電阻至此則為單片運行模式，若需要更改單片機的運行模式，可將此處電阻焊下，通過對引腳 PE4,PE5,PE6,PE7 輸入對應高低電平則可更改運行模式。 2．系統(tǒng)板引腳圖第3節(jié) 智能小車的設計步驟智能小車的設計主要分為以下幾個步驟： ①掌握開發(fā)工具的基本使用方法 ②小車的機械結構設計 ③小車的電路結構設計 ④小車的驅動電路設計 ⑤算法設計 ⑥軟件設計 ⑦系統(tǒng)整體調試階段⑧相關技術參數(shù) 第二章 智能汽車的設計與實現(xiàn)第1節(jié) 開發(fā)工具介紹與使用方法 CodeWarrior for HCS12 簡介 Metrowerks 公司提供的 CodeWarrior for HCS12 教學用版本，它是面向以 HC12 或 S12 為 CPU 的單片機嵌入式應用開發(fā)的軟件包，包括集成開發(fā)環(huán)境 IDE、處理專家?guī)?，全芯片仿真、C 交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及BDM 調試器。如同多數(shù)軟件開發(fā)商一樣，Metrowerks 公司提供 CodeWarrior的教學版本（Special Edition），使用教學版本對成的代碼有一定的限制，不能超過 12KB，對工程包含的文件數(shù)目限制在了 30 個以內[3]。雖然存在著這些限制，但是對于我們這次的智能車系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)是足夠了。關于CodeWarrior for HCS12 的詳細使用說明，請參閱 freescale 網(wǎng)站上的技術手冊（）。 BDM 開發(fā)工具 后臺調試模式（Background Debug Mode）是當代單片機普遍采用的調試方式之一，在 BDM 模式下主要可以實現(xiàn)一下 3 個方面的功能[3]： 首先是應用程序的下載與在線更新。在 BDM 模式下，可以對 Flash 做寫入和擦除操作，故可以在產(chǎn)品出廠前即將應用程序下載的產(chǎn)品當中去，也可以在產(chǎn)品出廠后更應用程序。BDM 模式的另一功能是做單片機內部資源的配置與修復，程序的加密處理等。一些 MCU 的內部寄存器只能在 BDM 模式下操作，特別是一些單片機內部詞源配置的寄存器。 BDM 的第三個功能室做應用程序的動態(tài)調試。S12 系列單片機的 BDM調試模式有這種功能。和多時現(xiàn)代單片機一向，S12 單片機 CPU 內部使用了 4 級流水線結構，這種結構使得 CPU 的讀取指令，解釋指令，執(zhí)行指令等操作看起來好像是并行的。S12 單片機是 16 位單片機，每次讀操作可以讀入 2 條指令，對于下一個度指令周期來說，就可能是一個空周期。BDM模式下的 S12 單片機就可以利用“偷”到的控周期，在應用程序運行時動態(tài)的，實時地讀取 CPU 內部寄存器的數(shù)據(jù)，達到動態(tài)調試的效果。 S12 片內的 BDM 模塊框圖如圖 12 所示，右邊的 BKGD 引腳與 BDM調試器相連，左邊接入片內的 CPU 總線。 圖 17 BDM 模塊框圖 Altium Designer 簡介 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的下一個版本。Altium Designer 是業(yè)界首例將設計流程、集成化 PCB 設計、可編程器件（如FPGA）設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品。 Altium Designer 是兩年之內的第六次更新，極大地增強了對高密板設計的支持，可用于高速數(shù)字信號設計，提供大量新功能和改進，改善了對復雜多層板卡的管理和導航，可將器件放置在 PCB 板的正反兩面，處理高密度封裝技術，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 以前這些高級的 PCB 設計技術被限定在‘高級’ 的 PCB 設計產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對于大多數(shù)工程師來說價格昂貴。然而，Altium 的理念是讓電子設計變得更容易，Altium Designer 讓每一位工程師都能使用最新的設計功能。 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計的時間，簡化了復雜板卡的設計導航功能，設計師可以有效處理高速差分信號，尤其對大規(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，以更有效的設計流程和更低的制造成本縮短上市時間。 主要工作說明 第二節(jié)：闡述了機械設計的具體方法。 第三節(jié)：詳細介紹了智能車硬件系統(tǒng)設計的具體內容。 第四節(jié)：系統(tǒng)控制算法設計：比較了常用控制算法的優(yōu)缺點，對 PID算法和模糊控制算法進行了詳細的介紹，并根據(jù)小車系統(tǒng)硬件設計和運行環(huán)境及實驗結果的比較對小車縱向控制和橫向控制算法進行了合理選擇。 第五節(jié)：系統(tǒng)軟件實現(xiàn)：給出了小車系統(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算與編碼。 第六節(jié)：對智能車進行測試優(yōu)化，調整參數(shù)，改善智能車的性能。 第七節(jié)：給出了智能車的主要技術參數(shù)。第2節(jié) 機械結構設計 機械設計主要指小車車模各機械模塊的布局與安裝以及各種機械部件的制作與裝配。機械設計的好壞直接關系到小車能否正常運行和小車的整體性能，除去車賽組委會提供好帶有四輪和電機的小車底盤，小車車模的機械設計主要包括小車機械整體布局、路徑檢測機構的安裝、舵機的安裝、電路底板的安裝及測速機構的安裝。 小車機械整體布局 小車整體機械布局圖如圖 21 所示 圖 21 小車簡化俯視圖 小車的整體機械機構主要由以下幾個部件組成： 1. 光電管電路板，橫向置于車體前方2. 延伸連桿，平行連接車體和光電管電路板；3. 舵機及舵機連桿，位于兩前輪之間；4. 底盤；5. 電路底板，固定于車體中后方；6. 電池，位于電路底板下方；7. .車輪；8. 電機，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，磁鐵固定在電機轉軸的小鋼圈上；.，連接電機轉軸和車輪。 路徑檢測機構的安裝路徑檢測機構安裝示意圖如圖 32 所示： 路徑檢測機構安裝側視圖路徑檢測機構是一個布局了 14 個光電管的橫向電路板，其安裝過程中主要包括三個方面：：由于使用反射式紅外光電管來探測路徑（黑線），光電管距離地面的高度對路徑檢測的準確度有很大影響，根據(jù)實驗測量，我們通過使用墊片將光電管固定在距地面大約 1cm 的高度；，光電管探測的前方黑線越遠，對小車速度的提高越有利，因此我們通過連桿將光電管電路板向前延伸了約 10cm；，兩個連桿平行連接小車及光電管電路板，在電路板前方受到碰撞壓力時連桿能夠歪斜，起到了壓力緩沖作用，這樣有利于小車碰撞時對電路板的損壞。 舵機的安裝 舵機通過一對連桿分別連接兩前輪內側固定點，通過兩連桿在舵機轉動力帶動下的橫向運動來控制兩車輪的轉向，安裝要注意的問題是是調整好兩連桿的長度，使得兩前輪保持平行并且使得舵機在零轉角時車輪方向亦為零轉角。 安裝示意圖如圖 23 所示：