在工業(yè)控制中，許多場合都可以看到電機(jī)的身影。特別是步進(jìn)電機(jī)，以其精度高，運(yùn)行可靠等優(yōu)勢，廣泛地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。像這一類步進(jìn)電機(jī)的控制，通常都是使用的脈沖信號來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)脈沖信號，會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，所以可以通過控制脈沖的個(gè)數(shù)來控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)精確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，從而實(shí)現(xiàn)控制速度的目的。

英創(chuàng)嵌入式工控板提供了兩種控制步進(jìn)電機(jī)的方法給用戶，第一種方法是使用GPIO發(fā)出脈沖來實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的目的，根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和速度，通過調(diào)用GPIO的API函數(shù)來發(fā)出相應(yīng)個(gè)數(shù)和頻率的脈沖就能夠達(dá)到這一目的。但是如果控制電機(jī)的實(shí)時(shí)性要求比較高，需要達(dá)到10ms以內(nèi)的精度，那么第一種方法可能就不能滿足要求了，因?yàn)榭刂艷PIO是通過了操作系統(tǒng)來執(zhí)行的，這樣程序就涉及到了系統(tǒng)調(diào)度等因素，在實(shí)時(shí)性方面肯定就不能滿足太高的需求。于是英創(chuàng)公司推出了另外一種實(shí)時(shí)性較高的方法，即使用PWM脈沖來控制電機(jī)。

英創(chuàng)工控主板EM928x系列上共有4路PWM輸出，其最高輸出頻率可達(dá)12MHz，但如果希望保證一定精 度的占空比（1%的精度），則輸出最高頻率只能到240KHz。而EM335x系列上也有4路PWM輸出，其最高輸出頻率可達(dá)50MHz，但如果希望保證一定精度的占空比（1% 的精度），則輸出最高頻率只能到1MHz。從頻率和占空比上看，應(yīng)該是完全滿足控制速度的要求，但是如果要實(shí)現(xiàn)精確定位的功能，還需要控制脈沖的個(gè)數(shù)，所以英創(chuàng)公司修改了PWM脈沖驅(qū)動(dòng)，在原來的基礎(chǔ)上增加了對PWM波個(gè)數(shù)控制和計(jì)數(shù)的功能，使應(yīng)用程序能控制發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)，從而精確步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作。

本文以下部分將介紹這一新增加的功能以及在應(yīng)用程序中的調(diào)用方法。

實(shí)現(xiàn)這一功能是通過利用CPU內(nèi)部的計(jì)數(shù)器來記錄PWM脈沖的個(gè)數(shù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的值，就產(chǎn)生中斷將PWM脈沖停止，這樣就能夠?qū)WM脈沖的計(jì)數(shù)并且產(chǎn)生指定個(gè)數(shù)的脈沖，這一部分的功能英創(chuàng)公司已經(jīng)在驅(qū)動(dòng)中完成，用戶只需要在應(yīng)用程序中通過接口調(diào)用，就可以啟用、停止計(jì)數(shù)功能，并且實(shí)時(shí)查詢脈沖數(shù)。支持這一功能的PWM波有兩路：PWM1和PWM2，能產(chǎn)生的最小波形數(shù)為2。對PWM的操作可歸為2種基本操，在原有的普通使能和停止功能基礎(chǔ)上加入了計(jì)數(shù)功能的操作，所對應(yīng)的命令參數(shù)，定義如下：

#define EM9280_COUNT_START 12//啟動(dòng)帶計(jì)數(shù)功能的PWM脈沖輸出
#define EM9280_COUNT_STOP 13//強(qiáng)制停止帶計(jì)數(shù)功能的PWM脈沖輸出

接下來來看頭文件中定義的PWM 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括頻率、占空比以及極性等參數(shù)：

struct pwm_config_info
{
unsigned int cmd;//= 0, 1, 2, ....
unsigned int freq;/* in Hz */
unsigned int duty;/* in % */
unsigned int polarity;
unsigned int count;
};

cmd表示指令：就是上面說的兩種操作。
freq表示輸出的脈沖頻率，單位為 Hz。Freq 的取值范圍 和板卡的最高支持頻率有關(guān)。
duty表示輸出脈沖的占空比，單位為%。
Duty的取值范圍：1 – 99。
Polarity表示輸出脈沖的極性，選擇 0 或者 1。
count是新加入的參數(shù)，表示需要生成的PWM波的個(gè)數(shù)。

進(jìn)行PWM操作時(shí)，首先打開相應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件，然后再調(diào)用 write( )函數(shù)進(jìn)行 pwm 的設(shè)置、啟動(dòng)計(jì)數(shù)等操作，以下為啟動(dòng)計(jì)數(shù)功能的相關(guān)應(yīng)用代碼：

int PWM_COUNT_Start(int fd, int freq, int duty, unsigned int count)
{
int rc;
struct pwm_config_info conf;
conf.cmd = EM9280_COUNT_START;
conf.freq = freq;
conf.duty = duty;
conf.polarity = POLARITY;
conf.count = count;
rc = write(fd, &conf, sizeof(struct pwm_config_info));
return rc;
}

這樣就只需要調(diào)用PWM_COUNT_Start()這個(gè)函數(shù)，并將參數(shù)帶入即可，我們就以產(chǎn)生5個(gè)占空比為1KHZ的波形為例：

int npwm = 1;
int fd;
char device[32];
unsigned int freq = 1000;
unsigned int duty = 50;
unsigned int count = 5;
sprintf( device, '/dev/em9280_pwm%d', npwm );
fd = open(device, O_RDWR);
if ( fd < 0)
{
printf('can not open /dev/em9280_pwm%d device file!\n', npwm);
return -1;
}
printf( 'Open %s\n', device );
PWM_COUNT_Start( fd, freq, duty, count );

在脈沖輸出的過程中，可以調(diào)用read函數(shù)讀取已經(jīng)輸出的脈沖數(shù)，如果到達(dá)某一個(gè)值的時(shí)候需要停止輸出，就調(diào)用write( )函數(shù)進(jìn)行pwm的停止，詳細(xì)的代碼如下：

int PWM_COUNT_Stop(int fd )
{
int rc;
struct pwm_config_info conf;
memset( &conf, 0, sizeof(struct pwm_config_info));
conf.cmd = EM9280_COUNT_STOP;
rc = write(fd, &conf, sizeof(struct pwm_config_info));
return rc;
}
//讀取已發(fā)送脈沖數(shù)
read(fd, &buf, sizeof(buf));
if( buf>=5 )//當(dāng)輸出脈沖數(shù)到達(dá)某個(gè)值則停止
PWM_COUNT_Stop( fd );

生成5個(gè)占空比為1KHz的波形的程序運(yùn)行的結(jié)果如下圖：

通過對PWM脈沖計(jì)數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)，就可以對電機(jī)進(jìn)行精確的控制了，詳細(xì)的代碼請參考光盤中的例程。