AURIX TC3XX系列之EDSADC旋变软解码开发

1、旋转变压器原理

        从上图可以看出，当旋变旋转时，互成90°放置的次级线圈上会产生感应电压，而激励信号是一个正弦波，产生的感应电压就是幅值变化的正弦波。波形如下图：

        对次级线圈上的外包络信号Va,Vb的提取有两种方式：极值法和积分法

        极值法：

        可以通过GTM+VADC方式实现，即通过软件方法标定极值点，然后GTM触发ADC采样；

        积分法：

        将正半周期的波形向正半轴翻转，负半周期向负半轴翻转，经过翻转的波形可以理解为正余弦函数加了绝对值，只不过正半周期取 |sinθ| ，而负半周期取 −|sinθ| ，这样正弦函数的周期就变成了π，对通道信号进行积分可以得到：

        ∫0πVs∗sin (δ)sinθdtδ=2Vs∗sinθ

        ∫0πVs∗sin (δ)cosθdtδ=2Vs∗cosθ

        由上式可以看出，经过积分后的波形只与激励的幅值和当前的角度θ相关，与激励是无关的。所以，这样通过积分提取外包络得到实现。

2、Aurix与旋变连接

        通过配置(E)DSADC模块，产生高频的PWM励磁信号，经过滤波电路转换成高频正弦信号输入到旋变中，配置2个(E)DSADC通道对旋变反馈的信号进行采样。

3、EDSADC模块结构

        Aurix的DSADC模块和EDSADC模块都可用于旋变软解码，两个模块的调制解调过程基本一致。两个模块的主要区别是，EDSADC是增强型Delta-Sigma ADC模块，相比于DSADC，EDSADC调制器频率选择范围更大，时钟源固定为fADC，增加了前置梳妆滤波器、超调补偿滤波器、校准算法、主链的极限检测、与VADC的时钟同步。

        EDSADC模块主要分为几个部分：调制器；载波发生器；主滤波器；辅助滤波器；整形单元；积分器；比较器；偏置补偿器。

        EDSADC框图如下所示

3.1 时钟产生单元

载波发生器及调制器的时钟都来自fADC

可使用相同步功能将通道进行同步，也可以与VADC进行同步

3.2 载波发生器

        载波发生器每个周期由正弦表的32个点组成，每个点又进行PWM 32分频，故fCarrier = fCG/32/32。以TC389为例，时钟分频系数DICVG配置为16，那么fCarrier = fADC/4/32/32=160MHz/16/32/32 = 9.76KHz

        在生成正弦波信号的同时会在SGNCS位产生表示符号的信号 。 

        PWM有两种模式配置：Nomal和Bit-reverse，一般选择Bit-reverse，信号更平滑

     

3.3 主滤波器链路

CIC Filter(循环积分梳状滤波器）提供过滤和抽取；

FIR（有限脉冲响应）进一步通过衰减高频率信号，整形有效的信号；

Offset Compensation(偏置补偿）是一个高通滤波器，去除输入信号的直流分量；

Rectifier(矫正）是用来补偿正余弦信号翻转与载波信号翻转之间的延迟。

这里对几个参数进行说明：

调制器频率范围为16...40MHz；

当配置调制器的频率为20MHZ以上时，可以使能前置CIC；

若配置fCarrier = 9.76KHz，fMOD = 40MHz，则应配置整个链路过采样因子OSRtot = fMOD/fCarrier = 40MHz/9.76KHz = 4096；

在不影响系统性能的前提下，可增加积分窗口的长度，即积分因子可以适当选大点。

3.4 整形环节

        这个环节主要是配合符号信息，将采样信号的负半轴翻转，再进行积分。

         SDCOUNT在SGNCS(载波信号）上升沿（即正半周期开始）清除并开始向上计数。计数达到SDPOS时，SGND（信号延迟，值相乘）清除并开始为1（负），计数达到SDNEG时SGND为0（正）。

         SDCAP为捕获的延迟值（正余弦信号翻转与载波信号翻转之间的延迟），正负翻转的计数点为1/2积分计数值+ SDCAP。

         SDCAP每捕获到一个值可产生中断，可在中断中对延迟刷新。

4、解调过程

1. 对一个旋转周期的通道信号进行滤波采样；
2. 将一个载波周期内的波形展开，并提取其中的滤波结果；
3. 生成符号信息，激励信号大于0为1，小于0为-1；
4. 信号整形，将返回值与激励信号的符号相乘，即正半周期的波形向正半轴翻转，负半周期向负半轴翻转；
5. 同4的方法对每一个载波周期的波形进行处理；

6. 对5的波形进行积分。