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
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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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