SOPC之NIOS Ⅱ实现电机转速PID控制(调用中断函数)

        通过FPGA开发板上的NIOS Ⅱ搭建电机控制的硬件平台，包括电机正反转、编码器的读取，再通过软件部分实现PID算法对电机速度进行控制，使其能够渐近设定的编码器目标值。

一、问题与改进

SOPC之NIOS Ⅱ实现电机转速PID控制_STATEABC的博客-CSDN博客

        在前面用PID实现了基于NIOS Ⅱ的电机转动控制，但是由于用的usleep()函数精度不够，所以会导致有时读取的编码器值不准确，最终发生PID产生振荡现象。

        因此采用中断函数的方式，每10ms调用一次中断服务函数，再中断函数中实现PID控制，从而达到更大的精确度，减少振荡。

二、硬件设计

硬件设计同之前不变

三、软件设计

3.1 中断函数初始化

 void MPU_INT_INIT(void){IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(MPU_INT_BASE,0x00);#ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENTif ((alt_ic_isr_register(MPU_INT_IRQ_INTERRUPT_CONTROLLER_ID,MPU_INT_IRQ,MPU_INT_ISR,NULL,NULL)!= 0))#elseif((alt_irq_register(MPU_INT_IRQ,NULL, MPU_INT_ISR  )!= 0))#endif{printf("register irt failed\r\n");}IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(MPU_INT_BASE,0x01);}

3.2 中断函数

#ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT //nios2 91 edition or later
void MPU_INT_ISR(void *contex)
#else //before nios2 91 edition
void MPU_INT_ISR(void * contex, alt_u32 id)
#endif
{if(!IORD_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(MPU_INT_BASE)){return;}else{IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(MPU_INT_BASE,0x00);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(MPU_INT_BASE,0x00);// 测量当前编码器计数//Car.Get_Encode();//int currentCountsL = Car.Encode_L;//int currentCountsR = abs(Car.Encode_R);// 执行插值步骤for (int currentstep = 0; currentstep < step; currentstep++) {Car.Get_Encode();int currentCountsL = Car.Encode_L;interpolatedTarget= currentCountsL + (targetDistance - currentCountsL) * currentstep / step;
/*			if(interpolatedTarget<=currentCountsL){interpolatedTarget= currentCountsL + (targetDistance - currentCountsL) * currentstep / step;}*/// 计算误差error = interpolatedTarget - currentCountsL;// 计算 PID 控制输出float controlOutput = calculatePID(error, integral, prev_error);// 将控制输出限制在电机速度范围内float speed = initialSpeed + controlOutput;speed = fmaxf(-100, fminf(speed, 100));// 更新下次迭代的前一次误差和积分prev_error = error;integral  += error;if (integral >  8000) integral =  8000;if (integral < -8000) integral = -8000;Car.SetSpeed(speed, 0);}}IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(MPU_INT_BASE,0x01);
}

3.3 主程序

int main()
{Car.Stop();Car.Start();MPU_INT_INIT();while(1){printf("Enter targetDistance");scanf("%d", &targetDistance);}return 0;
}

四、实验结果

每10ms调用一次中断函数，这样也就保证了采样的精度，结果也比之前好了很多，但是还是会有稍微的振荡现象。