1 引言

AM263x 是一个片上系统 (SoC)，具有 Arm® Cortex®-R5F 集群和专用于实时控制的加速器。集群可以配置为双核模式或锁步模式。加速器命名为控制子系统，包括 ADC、DAC 和 PWM 等接口模块。本文以内核 0-0 为例，演示了一个 R5F 内核的特性和一个牵引逆变器的一组接口模块。此部分简要介绍 R5F 集群和控制子系统。有关 SoC 的更多详情，可参见 AM263x Sitara™ 微控制器数据表和 AM263x Sitara 处理器技术参考手册。有关逆变器硬件的详情，可参见经过 ASIL D 等级功能安全认证的高速牵引和双向直流/直流转换参考设计。

Arm® Cortex®-R5F 集群包括两个 R5F 内核，附带 L1 缓存和紧耦合存储器 (TCM) 之类的存储器、标准 Arm CoreSight™ 调试和布线架构、集成式矢量中断管理器 (VIM)、ECC 聚合器以及支持协议转换和地址转换的各种其他模块，以便于集成到 SoC。更详细的方框图可参见 AM263x 技术参考手册。解决实时控制问题的关键在于了解缓存和 TCM 的影响。在编写程序时，可以通过链接命令文件将指令和数据分配给片上 RAM 或 TCM。在执行过程中，片上 RAM 中经常使用的指令和数据会自动进入缓存。因此，执行时间显著改善。但是，片上 RAM 中的数据直到从缓存写回后才更新。当数据在缓存中时，只能通过内核中运行的指令访问它，Code Composer Studio™ (CCS) 等集成开发环境 (IDE) 的存储器视图无法读取缓存。然而，通过在内核内部运行通用异步接收器/发送器 (UART) 的一段程序，也可以使用 CSS 读取缓存。UART 方法的详情将在下一部分中介绍。另一方面，分配给 TCM 的指令和数据保存在地址中，可随时提供给存储器视图。通常情况下，程序在缓存和 TCM 中的执行时间非常接近，而片上 RAM 中的程序执行则要慢得多。从片上 RAM 向缓存转移程序的操作需要一些时间，并导致不可预测的延迟。如果延迟对于应用要求很重要，强烈建议将应用程序存储在 TCM 中。有关 TCM 地址的详情可参见 AM263x 技术参考手册。本文中，场定向控制的中断程序和软件旋转变压器数字转换器位于 TCM 中。链接命令文件作为示例放在 CCS 项目文件夹中。

实时控制加速器继承了全球广泛使用的米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 经典 C2000 控制模块。它包括模数转换器 (ADC)、模拟比较器、缓冲数模转换器、增强型脉宽调制器 (EPWM)、增强型捕捉、增强型正交编码器脉冲、快速串行接口、Σ-Δ 滤波器模块和纵横制。有关模块的详情可参见 AM263x 技术参考手册。在直观的系统配置工具 SYSCONFIG 的帮助下，还可以通过在配置这些模块时减少对实施细节的暴露。有关 SYSCONFIG 的详情可参见 AM263x 软件开发套件 (SDK)。模块同步的关键是在 EPWM 时基部分中配置 PWM 同步输入/输出，在 EPWM 事件触发器部分中配置 ADC 转换开始 (SOC) 触发器。时基用于对齐多个 PWM 通道，而事件触发器用于同步 ADC、DMA 和中断等特性。牵引逆变器演示的 CCS 项目文件夹中有一个牵引逆变器示例。本例中设置了一个 PWM 通道，通过 DMA 和 DAC 以更高的频率触发旋转变压器激励信号更新，还使用三个 PWM 通道生成逆变器信号和 ADC SOC。这样，来自 DAC 的旋转变压器激励信号将对齐到所需的 ADC 采样相位。多个 ADC 器件可以共享同一个 SOC。也就是说，可以在多个 ADC 器件中同时采集多个样本。在一个 ADC 器件中，可以在 SOC 配置部分中配置采样序列。ADC 中断可在 INT 配置中设置。中断可以在一个 ADC 转换开始或结束时触发。有关 PWM 和 ADC 的部分简单示例可在 AM263x SDK 的“\examples\drivers\epwm”和“\examples\drivers\adc”下找到。有关 API 的更多详情，可在 AM263x SDK 的“\source\drivers”下找到。头文件的很多细节都在注释中。

前面提到，在开发过程中需要考虑一些主题，例如 SoC 架构和 SDK API。有关它们的更多详情，可参见 AM263x 技术参考手册和 SDK 软件包。在后面部分中，本文将重点介绍如何使用示例项目为框架，以加快开发牵引逆变器，以及如何将现有项目代码迁移到 AM263x。

框架包括图 1-1 中突出显示的资源，并内置到图 1-2 中的牵引系统。TIDM-02009 是牵引逆变器参考设计硬件。它包括电源模型、栅极驱动器、电流和电压采样、旋转变压器模拟前端以及一些连接接口。电机包括接受正弦波激励并发送调制反馈、以检测位置的旋转变压器。场定向控制使用集群 0 内核 0 实现。ADC INT1 的实时控制部分将分配给 TCM，以精准确定执行时间。