摘要
本运用笔记介绍了依据C2000内核和片内12位ADC完成软件电能计量的计划。C2000是德州仪器半导体有限公司出产的32位高功用实时微操控器,广泛运用于比如马达驱动,数字电源等各种和功率操控相关的实时操控范畴,而电能和功率的计算在以上运用中往往作为反应操控的输入信号存在。因而,将软件电能计量算法集成到C2000渠道上是完成各种实时操控SOC计划的要害。本文介绍了在C2000上完成软件计量算法的详细方法以及TI依据C2000的软件计量库的运用方法,一起给出了测验成果。
1 C2000计量库介绍
1.1运用布景
节能环保的倡议和推行使大部分家用电器都有对能耗计算的需求,关于这个巨大的运用商场,将C2000芯片在家电电机电源上的运用优势在最小硬件本钱增加价值下兼容拓宽能耗计算功用是本次规划的意图。
C2000芯片专心于电机电源操控,其优异的功用已被业界遍及认可。本次规划是依据C2000 Piccolo系列芯片树立的软件测验渠道,完成一套满意智能家居能耗计量的软件库,运用最小的硬件价值完成对C2000运用范畴的丰厚。
1.2硬件渠道及软件库介绍
本次参阅规划硬件渠道运用C2000 Piccolo Entry Line Control Pad,这是TI供给的一套低本钱C2000开发板,依据此渠道树立的电路进行计量库开发能够运用户在逐渐学C2000开发编程的一起完成一套能耗计量软件。
此参阅规划完成一个单相电能计量计划。参阅规划的意图旨在完成一个完好的单相计量库。运用户在这个参阅规划的基础上快速树立自己的单相计量计划。代码库供给有功功率,无功功率,视在功率,有功用量以及无功用量,一起还能丈量回路电流有效值,电压有效值,功率因数,频率等参数,满意单相电能计量的需求,软件支撑数字校表。
2 第二部分 计量电路及功用描绘
2.1计量代码库
调用计量库时,只需要将emeter目录下的一切文件都增加进来,就能够运用计量功用了。其间文件emeter-interface.h中声明晰一切对外调用接口,供程序调用,以完成校表和计量数据读取等功用。算法库默许装备ADC转化率为3200点/秒,转化数据为12bit,数据规模0—4096,完成单相计量。函数adc_interrupt()完成对原始转化数据的运算,measurement_callback()担任进一步处理adc_interrupt()中预处理的数据。因而能够在ADC每个中止中调用adc_interrupt(adc_raw[2]),也能够缓存多个点然后再循环调用此函数,函数入参adc_raw为信号输入,adc_raw[0]为电压转化数据,adc_raw[1]为电流转化数据。adc_interrupt(),measurement_callback()完成流程如图1所示:
计量前端电路由电压信号调度电路和电流信号调度电路组成。电压信号调度电路运用电阻器对输入工频信号分压,并通过运算扩大器缓冲后送至MCU ADC输入引脚。电流互感器输出电流信号通过负载电阻转化成电压信号,通过运算扩大器扩大后送至MCU ADC输入引脚。引荐电路如图2所示:
上图电压输入剖析如下:
市电220V沟通输入,经10k和15k并联再串联2M电阻分压,输入沟通电压为220V*(6/(2000+6))=0.66V,直流电压3.3*10/25=1.32V。总的输入电压幅值0.66*1.414+1.32=2.25V,输入信号3.3V以内。电流互感器输入5A/2.5mA(依据互感器详细型号定),取样电阻电压2.5*10=25mV,经运放20倍扩大(详细扩大倍数调整R9,R10),输入沟通信号25*20=0.5V,总的输入电流幅值(10A)1*1.414+1.6=3.014V,输入信号3.3V以内。当运用锰铜电阻取得电流信号时,电流信号调度电路方式如下:
2.2函数阐明
emeter-interface.h文件中声明的首要函数和宏界说如下:
int32_t get_parameter(int address)
介绍:获取各种计量参数从地址address。
入参:16位整型address地址
出参:回来该地址上的数据。
可中止重入,可中止中运用。
uint8_t set_parameter(int address, int32_t value)
介绍:设置各种校表参数和表参数到地址address。
入参:16位整型,address地址32位有符号整型value值
出参:回来1表明操作成功,回来0表明操作失利。
不行中止重入,不行中止中运用。
void measurement_setup (void)
介绍:代码库初始化,在上电之初调用。
入参:无
出参:无
void measurement_callback (void)
介绍:此函数周期性(1s)调用,以更新实时数据。
入参:无
出参:无
不行中止重入,不行中止中运用。
void adc_interrupt(int16_t * adc_raw)
Application Report
ZHCA501–Jan 2013
介绍:能够在ADC每个中止中调用adc_interrupt(adc_raw[2]),也能够缓存多个点然后再循环调用此函数,
函数入参adc_raw为信号输入,adc_raw[0]为电压转化数据,adc_raw[1]为电流转化数据
入参:电压电流输入ADC值数值,adc_raw [0]电压,adc_raw [1]电流。
出参:无
2.3 地址及相应功用介绍
考虑到代码将来的改动或扩展,地址不详细界说。运用枚举变量让编译器主动生成。用户能够include的这个变量界说,运用枚举地址设置和获取数据。
int32_t get_parameter(int address)函数地址枚举变量界说如下:
获取实时数据结构
enum get_parameter_table
{
AFE_BASE_A = 0x0000,
AFE_GET_ACTIVE_POWER,
AFE_GET_REACTIVE_POWER,
AFE_GET_APPARENT_POWER,
AFE_GET_ACTIVE_ENERGY,
AFE_GET_REACTIVE_ENERGY,