开发一段基于ZYNQ的PID控制电压输出的程序,AD7606和AD9767
时间: 2024-02-09 18:10:15 浏览: 93
基于ZYNQ7100的AD7606电压实时监测系统,过压蜂鸣器报警,vivado工程源码
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首先,需要说明的是ZYNQ是一款SOC(System on Chip),它包含了ARM Cortex-A9处理器和FPGA,因此可以通过FPGA实现我们的PID控制算法,通过ARM Cortex-A9处理器控制AD7606和AD9767芯片的数据采集和输出。
以下是一个基于ZYNQ的PID控制电压输出的程序框架:
```
// 引入头文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
// 定义寄存器地址
#define XADC_BASE_ADDR 0x40000000
#define XADC_CHAN_OFFSET 0x0
#define XADC_TEMP_OFFSET 0x1E0
#define GPIO_BASE_ADDR 0x41200000
#define GPIO_DATA_OFFSET 0x00
#define GPIO_TRI_OFFSET 0x04
#define PWM_BASE_ADDR 0x43C10000
#define PWM_CTRL_OFFSET 0x0
#define PWM_PERIOD_OFFSET 0x4
#define PWM_DUTY_OFFSET 0x8
// 定义PID控制器参数
float Kp = 0.0;
float Ki = 0.0;
float Kd = 0.0;
float dt = 0.0;
float setpoint = 0.0;
float prev_error = 0.0;
float integral = 0.0;
// 定义PWM输出参数
float period = 0.0;
float duty = 0.0;
// 定义寄存器映射指针
volatile uint32_t *xadc;
volatile uint32_t *gpio;
volatile uint32_t *pwm;
// 定义函数原型
void init();
void cleanup();
float read_adc(uint8_t ch);
void set_pwm(float period, float duty);
float pid_control(float input);
int main(int argc, char **argv) {
// 初始化
init();
// 主循环
while (1) {
// 读取ADC值
float input = read_adc(0);
// PID控制
float output = pid_control(input);
// PWM输出
set_pwm(period, duty);
}
// 清理
cleanup();
return 0;
}
void init() {
// 打开设备文件
int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
if (fd < 0) {
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 映射XADC寄存器
xadc = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, XADC_BASE_ADDR);
if (xadc == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 映射GPIO寄存器
gpio = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO_BASE_ADDR);
if (gpio == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 映射PWM寄存器
pwm = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, PWM_BASE_ADDR);
if (pwm == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 初始化GPIO
*(gpio + GPIO_TRI_OFFSET) = 0x0;
// 初始化PWM
*(pwm + PWM_CTRL_OFFSET) = 0x0;
// 初始化PID控制器
Kp = 0.0;
Ki = 0.0;
Kd = 0.0;
dt = 0.0;
setpoint = 0.0;
prev_error = 0.0;
integral = 0.0;
}
void cleanup() {
// 取消映射
munmap((void *)xadc, 0x1000);
munmap((void *)gpio, 0x1000);
munmap((void *)pwm, 0x1000);
}
float read_adc(uint8_t ch) {
// 读取ADC值
uint32_t reg = *(xadc + XADC_CHAN_OFFSET + ch);
// 转换为电压值
float voltage = (float)reg / 4096.0 * 3.3;
return voltage;
}
void set_pwm(float period, float duty) {
// 设置PWM周期
*(pwm + PWM_PERIOD_OFFSET) = (uint32_t)(period / 10.0 * 100000000.0);
// 设置PWM占空比
*(pwm + PWM_DUTY_OFFSET) = (uint32_t)(duty / period * 100.0 * 65535.0 / 100.0);
// 启动PWM
*(pwm + PWM_CTRL_OFFSET) = 0x1;
}
float pid_control(float input) {
// 计算误差
float error = setpoint - input;
// 计算积分项
integral += error * dt;
// 计算微分项
float derivative = (error - prev_error) / dt;
// 计算输出
float output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;
// 更新误差
prev_error = error;
return output;
}
```
以上代码是一个基本的框架,需要根据实际情况进行调整和完善。具体步骤如下:
1. 引入头文件:包括需要用到的标准头文件和自定义的头文件。
2. 定义寄存器地址:需要定义AD7606、AD9767、GPIO和PWM模块的寄存器地址。
3. 定义PID控制器参数:定义需要用到的PID控制器参数,如比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd、采样时间dt、设定值setpoint、前一次误差prev_error和积分项integral等。
4. 定义PWM输出参数:定义需要用到的PWM输出参数,如周期period和占空比duty等。
5. 定义寄存器映射指针:定义需要用到的寄存器映射指针,包括AD7606、AD9767、GPIO和PWM模块的寄存器指针。
6. 定义函数原型:定义需要用到的函数原型,包括初始化函数init()、清理函数cleanup()、读取ADC值函数read_adc()、设置PWM输出函数set_pwm()和PID控制函数pid_control()等。
7. 初始化:在init()函数中,需要打开设备文件/dev/mem,然后映射需要用到的寄存器。
8. 读取ADC值:在read_adc()函数中,需要读取AD7606芯片的ADC值,然后将其转换为电压值。
9. 设置PWM输出:在set_pwm()函数中,需要设置PWM的周期和占空比,并启动PWM输出。
10. PID控制:在pid_control()函数中,需要计算误差、积分项、微分项和输出值,并更新前一次误差和积分项。
11. 主循环:在主循环中,需要不断读取ADC值、进行PID控制和PWM输出。
12. 清理:在cleanup()函数中,需要取消寄存器的映射。
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