我们继续,

上篇跳到init_start, 现在就到了运行阶段了。 先翻译一下开头的一些相关的注释:

电机控制:

1. 无刷电机控制每360度电角度有6个状态(对应下面的run1-run6六步换相法两两导通,一个悬空用来做反向电动势检查)

2.  一个 0度的前进时机,会在一个换相后,30度的时候过零(zero cross), 
然后再过30度到达下一个时机

3. BLHELI 这里每个前进时机名义是15度

4. 电机的PWM 总是互补的

从过零(zero cross)开始的电机的序列:

; - Timer wait: Wt_Comm            15deg    ; Time to wait from zero cross to actual commutation

                                                                ;从过零后到真正换相的等待时间
; - Timer wait: Wt_Advance        15deg    ; Time to wait for timing advance. Nominal commutation point is after this

                                                                 ;等待前进时机的时间,换相会在这个之后。  
; - Timer wait: Wt_Zc_Scan        7.5deg    ; Time to wait before looking for zero cross

                                                                    ;在寻找过零(zero cross)之前的等待时间
; - Scan for zero cross            22.5deg    ; Nominal, with some motor variations

                                                                 ;名义上的,带一些电机的变数。

电机启动:

在正常根据bemf(反电动势)信号换相流程之前,有startup启动阶段和初始化运行阶段两个阶段。 

       

开启读代码,首先把所有的moset关掉,把Adc_Conversion_Cnt ,Flags0,Flags1,Demag_Detected_Metric(Metric used to gauge demag event frequency)这几个变量清零。

init_start:
	clr	IE_EA
	call switch_power_off
	clr	A
	setb	IE_EA
	clr	A
	mov	Adc_Conversion_Cnt, A
	mov	Flags0, A				; Clear flags0
	mov	Flags1, A				; Clear flags1
	mov	Demag_Detected_Metric, A	; Clear demag metric

等1ms, 然后开始adc转换,通过不停的判断ADC的中断标志是否设置(ADC0CN0_ADINT)
直至读取到温度,然后检查温度,供电电压, 限制输出功率的函数,调用前会设置power, Adc_Conversion_Cnt=8, 这个会在check_temp_voltage_and_limit_power判断,要是小8会进行电压的检查,要是大于等于8,就只有做温度的检查, efm8bb2自带一个温度探测。但是目前看代码,电压没有检查,只是要是Adc_Conversion_Cnt < 8 ,调用一次Pwm_Limit会增加16, 直到 Pwm_Limit == 255.

温度这里读平均值来,会和Temp_Prot_Limit(就是blsuite界面的温度保护设置)比较,要是大于这个温度就对Pwm_Limit进行限制,一旦超了,Pwm_Limit就限制到 192,再看看有超了多个TEMP_LIMIT_STEP/2,  最多会把 Pwm_Limit限制成0. TEMP_LIMIT_STEP在blheli-s基本都是10度,个别是5度。

    如果温度高于临界值,电机功率限制在75%。 - 如果温度高于阈值加上50摄氏度,电机功率限制在50%。 - 如果温度高于阈值加上100摄氏度,电机功率限制在25%。 - 如果温度高于阈值+150℃,则电机功率限制为0%。

;**** **** **** **** ****
	; Motor start beginning
	;**** **** **** **** **** 
	mov	Adc_Conversion_Cnt, #8				; Make sure a temp reading is done
	call wait1ms
	call start_adc_conversion
read_initial_temp:
	jnb	ADC0CN0_ADINT, read_initial_temp
	Read_Adc_Result						; Read initial temperature
	mov	A, Temp2
	jnz	($+3)							; Is reading below 256?

	mov	Temp1, A							; Yes - set average temperature value to zero

	mov	Current_Average_Temp, Temp1			; Set initial average temperature
	call check_temp_voltage_and_limit_power
	mov	Adc_Conversion_Cnt, #8				; Make sure a temp reading is done
	call wait1ms
	call start_adc_conversion
read_initial_temp:
	jnb	ADC0CN0_ADINT, read_initial_temp
	Read_Adc_Result						; Read initial temperature
	mov	A, Temp2
	jnz	($+3)							; Is reading below 256?

	mov	Temp1, A							; Yes - set average temperature value to zero

	mov	Current_Average_Temp, Temp1			; Set initial average temperature
	call check_temp_voltage_and_limit_power
	mov	Adc_Conversion_Cnt, #8				; Make sure a temp reading is done next time

然后设置启动pwm, set_startup_pwm, 这里等于设置界面的值的50倍

	; Set up start operating conditions
	clr	IE_EA				; Disable interrupts
	call set_startup_pwm
	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg
	mov	Pwm_Limit_By_Rpm, Pwm_Limit_Beg
	setb	IE_EA

开始启动序列,

这里要是48mhz的cpu,这里会设置时钟为48Mhz(    Set_MCU_Clk_48MHz).

然后先是判断是不是双向。设置       Flags1.STARTUP_PHASE , 把Startup_Cnt清零。然后开启换相操作(commutation), 先是5和6(comm5comm6), 再是comm6comm1. 跟着初始化timing(这里就是调置一下Comm_Period4x_L/H为一个指定的值, 它是最近四次换相,timer3的计数), timing是时机的意思,然后跟关计算下一次换相的时机(timing), 第一次是一个虚拟的时机,这个时间由于是无感的电机,也不知道当前的位置,应该是计算不出来的。        


	; Begin startup sequence
IF MCU_48MHZ >= 1
	Set_MCU_Clk_48MHz
ENDIF
	jnb	Flags3.PGM_BIDIR, init_start_bidir_done	; Check if bidirectional operation

	clr	Flags3.PGM_DIR_REV			; Set spinning direction. Default fwd
	jnb	Flags2.RCP_DIR_REV, ($+5)	; Check force direction
	setb	Flags3.PGM_DIR_REV			; Set spinning direction

init_start_bidir_done:
	setb	Flags1.STARTUP_PHASE		; Set startup phase flag
	mov	Startup_Cnt, #0			; Reset counter
	call comm5comm6				; Initialize commutation
	call comm6comm1				
	call initialize_timing			; Initialize timing
	call	calc_next_comm_timing		; Set virtual commutation point
	call initialize_timing			; Initialize timing
	call	calc_next_comm_timing		
	call	initialize_timing			; Initialize timing

计算下次换相时间calc_next_comm_timing这个很重要,迟些要详细看,先还是走主流程

下面来到run1, 这里是B-p 打开,然后C n-pwm打开,然后去检测A的比较器,应该就是检测A的反向电动势, A的电压是会从低到高。 

先是等待A的compare输出为高

然后等待zero cross过零信号

操作换相comm1comm2

计算下次换相时间


;**** **** **** **** **** **** **** **** **** **** **** **** ****
;
; Run entry point
;
;**** **** **** **** **** **** **** **** **** **** **** **** ****

; Run 1 = B(p-on) + C(n-pwm) - comparator A evaluated
; Out_cA changes from low to high
run1:
	call wait_for_comp_out_high	; Wait for high
;		setup_comm_wait		; Setup wait time from zero cross to commutation
;		evaluate_comparator_integrity	; Check whether comparator reading has been normal
	call wait_for_comm			; Wait from zero cross to commutation
	call comm1comm2			; Commutate
	call calc_next_comm_timing	; Calculate next timing and wait advance timing wait
;		wait_advance_timing		; Wait advance timing and start zero cross wait
;		calc_new_wait_times
;		wait_before_zc_scan		; Wait zero cross wait and start zero cross timeout

跟着是run2, 和run1基本上是一样的,A p打开, C是n-pwm控制,然后评估B的比较器. 这时B的电动势是会从高到低。 多了一个set_pwm_limit_high_rpm和set_pwm_limit_low_rpm的判断,这个是判断Flags.HIGH_RPM这个是上一次计算换相timing(时机)的时候设置的。操作换相comm2comm3


; Run 2 = A(p-on) + C(n-pwm) - comparator B evaluated
; Out_cB changes from high to low
run2:
	call wait_for_comp_out_low
;		setup_comm_wait
;		evaluate_comparator_integrity
	jb	Flags1.HIGH_RPM, ($+6)	; Skip if high rpm
	lcall set_pwm_limit_low_rpm
	jnb	Flags1.HIGH_RPM, ($+6)	; Do if high rpm
	lcall set_pwm_limit_high_rpm
	call wait_for_comm
	call comm2comm3
	call calc_next_comm_timing
;		wait_advance_timing
;		calc_new_wait_times
;		wait_before_zc_scan

跟着是run3, 也是差不多了, 这里打开A p,B是n-pwm, 然后评估C的电压。C会从low变成high。操作互相comm3comm4

; Run 3 = A(p-on) + B(n-pwm) - comparator C evaluated
; Out_cC changes from low to high
run3:
	call wait_for_comp_out_high
;	 	setup_comm_wait	
;	 	evaluate_comparator_integrity	
	jnb	Flags1.GOV_ACTIVE, ($+6)
	lcall calc_governor_int_error
	call wait_for_comm
	call comm3comm4
	call calc_next_comm_timing
;	 	wait_advance_timing
;	 	calc_new_wait_times
;	 	wait_before_zc_scan	

跟着是run4, 打开C p, B是n-pwm, 评估A的电压,A会从高变到低,等到之后,操作换相comm4comm5

; Run 4 = C(p-on) + B(n-pwm) - comparator A evaluated
; Out_cA changes from high to low
run4:
	call wait_for_comp_out_low
;		setup_comm_wait
;		evaluate_comparator_integrity
	call wait_for_comm
	call comm4comm5
	call calc_next_comm_timing
;		wait_advance_timing
;		calc_new_wait_times
;		wait_before_zc_scan

跟着是run5, 打开C p, A是n-pwm, 评估B的电压,B会从low变到high,等到之后,操作换相comm5comm6

; Run 5 = C(p-on) + A(n-pwm) - comparator B evaluated
; Out_cB changes from low to high
run5:
	call wait_for_comp_out_high
;		setup_comm_wait
;		evaluate_comparator_integrity
	call wait_for_comm
	call comm5comm6
	call calc_next_comm_timing
;		wait_advance_timing
;		calc_new_wait_times
;		wait_before_zc_scan

跟着run6, 打开B p, A是n-pwm, 评估C的电压,C会从high变到low,等到之后,操作换相comm6comm1. run60这里会先打开温度的adc, 然后互相之后,计算下次换相操作时机前调用check_temp_voltage_and_limit_power,检查温度,然后限制功率。


; Run 6 = B(p-on) + A(n-pwm) - comparator C evaluated
; Out_cC changes from high to low
run6:
	call start_adc_conversion
	call wait_for_comp_out_low
;		setup_comm_wait
;		evaluate_comparator_integrity
	call wait_for_comm
	call comm6comm1
	call check_temp_voltage_and_limit_power
	call calc_next_comm_timing
;		wait_advance_timing
;		calc_new_wait_times
;		wait_before_zc_scan

检查是不是在启动阶段(Flags1.STARTUP_PHASE),不是的话跳到正常的各种检查(normal_run_checks),  否则Pwm_Limit=Pwm_Limit_Beg

      然后检查启动的计数(Startup_Cnt, 它开始是0,在上面的每个run的检测电压时wait_for_comp_out_low或wait_for_comp_out_high, 会有机会增加1)。 

       要是这个计数大于等于24, 那么会清空启动阶段标志(Flags1.STARTUP_PHASE),然后设置初始化运行阶段标志(Flags1.INITIAL_RUN_PHASE),把初始化运行旋转计算(Initial_Run_Rot_Cntd)设置为12,设置Pwm_Limit=Pwm_Limit_Beg, Pwm_Limit_By_Rpm=Pwm_Limit_Beg, 跟着跳到(normal_run_checks). 

      要是启动的计数(Startup_Cnt)还是小于24的话,那么检查油门输入(New_Rcp),要是油门是大于零的,那么跳回run1, 要是油门零,跳到run_to_wait_for_power_on

	; Check if it is direct startup
	jnb	Flags1.STARTUP_PHASE, normal_run_checks

	; Set spoolup power variables
	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg		; Set initial max power
	; Check startup counter
	mov	Temp2, #24				; Set nominal startup parameters
	mov	Temp3, #12
	clr	C
	mov	A, Startup_Cnt				; Load counter
	subb	A, Temp2					; Is counter above requirement?
	jc	direct_start_check_rcp		; No - proceed

	clr	Flags1.STARTUP_PHASE		; Clear startup phase flag
	setb	Flags1.INITIAL_RUN_PHASE		; Set initial run phase flag
	mov	Initial_Run_Rot_Cntd, Temp3	; Set initial run rotation count
	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg
	mov	Pwm_Limit_By_Rpm, Pwm_Limit_Beg
	jmp	normal_run_checks

direct_start_check_rcp:
	clr	C
	mov	A, New_Rcp				; Load new pulse value
	subb	A, #1					; Check if pulse is below stop value
	jc	($+5)

	ljmp	run1						; Continue to run 

	jmp	run_to_wait_for_power_on

我们接着代码的布局看normal_run_checks,这里就是启动阶段结束后就会来到了,先是检查 不是运行的初始阶段(INITIAL_RUN_PHASE), 要是没设置Flags1.INITIAL_RUN_PHASE,跳到initial_run_phase_done.  否则检查要是换向的刹车阶段跳到DIR_CHANGE_BRAKE也跳到initial_run_phase_done。上面两个条件不成立,那么就递减一下Initial_Run_Rot_Cntd(初始化是12),检查它是不是0.

           要是0的话,就结束这个运行初始化阶段, 把状态设置成电机已启动阶段(Flags1.MOTOR_STARTED),跳回run1. 

           不是0的话,跳到initial_run_check_startup_rot,要是双向跳到initial_run_continue_run,否则检查油门是不是大于零; 油门不是0的话,跳回run1, 要是零就跳到 run_to_wait_for_power_on。


normal_run_checks:
	; Check if it is initial run phase
	jnb	Flags1.INITIAL_RUN_PHASE, initial_run_phase_done	; If not initial run phase - branch
	jb	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE, initial_run_phase_done	; If a direction change - branch

	; Decrement startup rotaton count
	mov	A, Initial_Run_Rot_Cntd
	dec	A
	; Check number of initial rotations
	jnz 	initial_run_check_startup_rot	; Branch if counter is not zero

	clr	Flags1.INITIAL_RUN_PHASE		; Clear initial run phase flag
	setb	Flags1.MOTOR_STARTED		; Set motor started
	jmp run1						; Continue with normal run

initial_run_check_startup_rot:
	mov	Initial_Run_Rot_Cntd, A		; Not zero - store counter

	jb	Flags3.PGM_BIDIR, initial_run_continue_run	; Check if bidirectional operation

	clr	C
	mov	A, New_Rcp				; Load new pulse value
	subb	A, #1					; Check if pulse is below stop value
	jc	($+5)

initial_run_continue_run:
	ljmp	run1						; Continue to run 

	jmp	run_to_wait_for_power_on

我们按代码的布局来读一下initial_run_phase_done这个位置,这个位置其实就是电机已启动阶段来的,即正常运行时。 先是把Stall_Cnt清零(这个Stall_Cnt会在run_to_wait_for_power_on_fail时增加1),如果PGM_BIDIR设置了,就跳去run6_check_timeout    , 判断Rcp_Stop_Cnt是不是大于预设值(Temp1),要是的话跳去run_to_wait_for_power_on。

             Rcp_Stop_Cnt会有Timer2(每32ms)的中断里检查到油门时自增。要是配置了Pgm_Brake_On_Stop那么,这个Temp1是3(100ms), 否则是250(8秒).   Rcp_Stop_Cnt要是比Temp1大的话,那么认为是没有油门了,跳到run_wait_for_power_on.

initial_run_phase_done:
	; Reset stall count
	mov	Stall_Cnt, #0
	; Exit run loop after a given time
	jb	Flags3.PGM_BIDIR, run6_check_timeout	; Check if bidirectional operation

	mov	Temp1, #250
	mov	Temp2, #Pgm_Brake_On_Stop
	mov	A, @Temp2
	jz	($+4)

	mov	Temp1, #3					; About 100ms before stopping when brake is set

	clr	C
	mov	A, Rcp_Stop_Cnt			; Load stop RC pulse counter low byte value
	subb	A, Temp1					; Is number of stop RC pulses above limit?
	jnc	run_to_wait_for_power_on		; Yes, go back to wait for poweron

没有跳走,就检查 Rcp_Timeout_Cnt是不是超时,它是倒计时的,上一篇有说,初始是10的,每超时一次减1。要是这里看到是零,那么就认为这个也没有油门了,跳到run_to_wait_for_power_on。

run6_check_timeout:
	mov	A, Rcp_Timeout_Cntd			; Load RC pulse timeout counter value
	jz	run_to_wait_for_power_on		; If it is zero - go back to wait for poweron

没跳走,就继续往下走,不是双向的话,就是跳到run6_check_speed, 要是双向倒转PGM_DIR_REV,跳run6_check_dir_rev,不行再看看是不是RCP_DIR_REV,是的话,跳到run6_check_dir_change,说是保证转向匹配力的方向。都不满足就跳到run6_check_speed.

在run6_check_dir_change里,会跳回到run4, 这样顺序变了,就会改变方向。

run6_check_dir:
	jnb	Flags3.PGM_BIDIR, run6_check_speed		; Check if bidirectional operation

	jb	Flags3.PGM_DIR_REV, run6_check_dir_rev		; Check if actual rotation direction
	jb	Flags2.RCP_DIR_REV, run6_check_dir_change	; Matches force direction
	jmp	run6_check_speed


run6_check_dir_rev:
	jnb	Flags2.RCP_DIR_REV, run6_check_dir_change
	jmp	run6_check_speed

run6_check_dir_change:
	jb	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE, run6_check_speed

	setb	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE		; Set brake flag
	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg		; Set max power while braking
	jmp	run4						; Go back to run 4, thereby changing force direction

来到run6_check_speed, temp1默认是240, 要有DIR_CHANGE_BRAKE, 修改一下Pwm_Limit为Pwm_Limit_Beg     , temp1改为32。 temp1这个是一个时间长短值,跟着temp1会和Comm_Period4x_H    比较大小,要是Comm_Period4x_H   比它小,跳回run1. 否则,看看要是

DIR_CHANGE_BRAKE没有设置的话,就跳到run_to_wait_for_power_on,不是的话,清除DIR_CHANGE_BRAKE的标志,清除PGM_DIR_REV标志,要是RCP_DIR_REV有设置,那么设置PGM_DIR_REV,然后把当前的阶段设置回INITIAL_RUN_PHASE。初始化Initial_Run_Rot_Cntd为18,设置Pwm_Limit = Pwm_Limit_Beg。然后跳加run1.


run6_check_speed:
	mov	Temp1, #0F0h				; Default minimum speed
	jnb	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE, run6_brake_done; Is it a direction change?

	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg 	; Set max power while braking
	mov	Temp1, #20h 				; Bidirectional braking termination speed

run6_brake_done:
	clr	C
	mov	A, Comm_Period4x_H			; Is Comm_Period4x more than 32ms (~1220 eRPM)?
	subb	A, Temp1
	jnc	($+5)					; Yes - stop or turn direction 
	ljmp	run1						; No - go back to run 1

	jnb	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE, run_to_wait_for_power_on	; If it is not a direction change - stop

	clr	Flags1.DIR_CHANGE_BRAKE		; Clear brake flag
	clr	Flags3.PGM_DIR_REV			; Set spinning direction. Default fwd
	jnb	Flags2.RCP_DIR_REV, ($+5)	; Check force direction
	setb	Flags3.PGM_DIR_REV			; Set spinning direction
	setb	Flags1.INITIAL_RUN_PHASE
	mov	Initial_Run_Rot_Cntd, #18
	mov	Pwm_Limit, Pwm_Limit_Beg		; Set initial max power
	jmp	run1						; Go back to run 1 

到这里主流程就结束了,运行其实就是在run1-run6这里不断重复,中间会做一些判断和分支处理。

以下是网上找到的流程图,可以参考:

启动阶段需完成24次换相,超过24次之后进入初始运行阶段,该阶段持续12次换相周期(每个周期6次换相),完成后进入正常运转阶段。

未完待续。。。。

我们下一篇继续详细读一下这个函数,还有计算换相时间,还有各个计时器,比较器相关的一些代码的阅读。 

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