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  • 常见的控制器
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    2022-03-01 10:56:33

    前言

    控制器管理(控制器之间的切换)

    1. 控制器、view的多种创建方式
    2. UINavigationController 的简单使用(添加、移除子控制器)
    3. UINavigationBar内容的设置
    4. 控制器的生命周期

    I 控制器常见的创建方式

    1.1 通过storyboard创建

    1. 先加载storyboard文件(Test是storyboard的文件名)
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    PID控制器是一般应用中最常见的控制器。诸如控制元件温度、液体流量、无人机的飞行姿态和速度等,都是用PID控制来实现。PID是一种线性组合结构,将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量,从而对被控对象进行控制

    PID闭环控制方框图

    四种控制器,分别是四种线性组合:比例控制器P、比例-积分控制器PI、比例-微分控制器PD和比例-积分-微分控制器PID。

    这里说明:PID控制器和基本环节在数学模型表达上相同,但其本质内涵不同——狭义的基本环节是元部件物理原理的数学表示,控制器是控制方式的数学表示。从广义的基本环节上来看,基本环节包含PID控制器。

    1.比例控制器的使用

           比例控制律是最基础的控制器。实际上,所有的控制器都有比例增益,且发挥着主导作用,其他控制律都是对比例控制的修正改进。比例增益设定了控制器性能的边界,微分增益可以大大改善系统在高频区的性能,而积分增益改善了系统在低频区的性能。

    1.1 P控制

    比例控制器:控制率很简单:控制量∝误差。

    指令与反馈信号之差形成误差error,误差与P控制器增益 相乘后生成功率变换器的指令信号,然后经过限幅馈送至功率变换器。

    P控制器的主要缺点是存在稳态误差。若存在固定扰动时,P控制律不能迅速响应。

    用实例来理解P比例控制:

    假设有一个不排水漏水的水缸,控制目标是保证水缸里的水位维持在1m的高度。初始时刻,水缸水位为0,和目标水位之间误差error=1m。我们给水缸加水,单纯用比例控制,就是加水量y和误差error成正比,即

    如令 ,第一次加水量为 ,水位上升到0.5;然后第二次加水,加水量y2=0.5×1-0.5=0.25 ,水位上升至0.75;如此循环,水缸水位最终会达到1m。

    但是,假如有一个会排水漏水的水缸,每次都流出0.1m水位的水。当我们根据比例控制律加水至水位为0.8m之后,我们的加水量 。这时加水量等于出水量,水缸水位不会变化,会一直维持在0.8m,达到稳定状态(实际在稳态时,水位会有些许振荡,振荡频率和幅度与我们加水的频次和水量损耗相关)。

    稳定状态下,稳态值与目标值1m存在0.2m的误差,即稳态误差。

    在实际系统中,这种类似水缸排水漏水的情况非常普遍,如负载电能消耗、运动阻力等。

    1.2 如何调试P控制器

    P控制器的调试比较直接:提高增益直至出现超调。

    在不漏水排水的水缸水位控制实例中,如令KP=1.2 ,第一次加水,水位就到1.2,大于目标值1m,出现了超调;然后第二次就要取出水量 ,水位降至0.96;第三次加水1.2×0.04=0.048 ,水位为1.008,又大于1m。很显然,本实例中,增益调试的最大值为1.0.

    另外,控制系统中存在很多噪声源,如电磁干扰(开路接收无线电,接地环路感应电磁场)、传感器分辨率引入的随机噪声。高增益会放大噪声,减小增益可以缓解噪声,但增大了稳态误差。实际应用中,根据现场经验和需求,在高性能和小噪声之间做平衡,设置比例增益。

    P控制器调试过程:

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  • CAN控制器和收发器

    千次阅读 2021-11-01 22:53:27
    一、CAN控制器 CAN控制器用于将欲收发的消息(报文),转换为符合CAN规范的CAN帧,通过CAN收发器,在CAN-bus上交换信息。 CAN控制器分类 CAN控制器芯片分为两类: 独立的控制器芯片,如SJA1000 CAN控制器集成在...

    一、CAN控制器

    CAN控制器用于将欲收发的消息(报文),转换为符合CAN规范的CAN帧,通过CAN收发器,在CAN-bus上交换信息。

    CAN控制器分类

    CAN控制器芯片分为两类:

    • 独立的控制器芯片,如SJA1000

    • CAN控制器集成在微控制器中,如NXP半导体公司的Cortex-M0内核LPC11Cxx系列微控制器、LPC2000系列32位ARM微控制器。

    CAN控制器工作原理

    CAN控制器工作原理图

    接口管理逻辑

    接口管理逻辑用于连接外部主控制器,解释来自主控制器的命令,控制CAN控制器寄存器的寻址,并向主控制器提供中断信息和状态信息。

    CAN核心模块

    收到一个报文时,CAN核心模块根据CAN规范将串行位流转换成用于接收的并行数据,发送一个报文时则相反。

    发送缓冲器

    发送缓冲器用于存储一个完整的报文,当CAN控制器发送初始化时,接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。

    验收滤波器

    验收滤波器可以根据用户的编程设置,过滤掉无须接收的报文。

    接收FIFO

    接收FIFO是验收滤波器和主控制器之间的接口,用于存储从CAN 总线上接收的所有报文。

    工作模式

    CAN控制器可以有两种工作模式(BasicCAN和PeliCAN)。BasicCAN仅支持标准模式,PeliCAN支持CAN2.0B的标准模式和扩展模式

    二、CAN收发器

    CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口,将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,在两条有差分电压的总线电缆上传输数据。

    CAN收发器的类型

    汽车车载网络CAN收发器也分为独立型与组合型两大类。由于前者应用灵活,可以与多种CAN控制器进行连接使用,故应用最广泛。后者通常与CAN控制器组合在一起,形成一个具有CAN收发功能的CAN控制器组件。

    CAN控制器和CAN收发器区别

    CAN控制器用于实现CAN总线的协议底层以及数据链路层,用于生成CAN帧并以二进制码流的方式发送,在此过程中进行位填充、添加CRC校验、应答检测等操作;将接收到的二进制码流进行解析并接收,在此过程中进行收发比对、去位填充、执行CRC校验等操作。此外还需要进行冲突判断、错误处理等诸多任务。

    CAN收发器(有时也称为驱动器)是CAN总线的物理层,用于将二进制码流转换为差分信号发送,将差分信号转换为二进制码流接收。

    在CAN总线中二者都是必须的。

    1. CAN协议只有两层:物理层和数据链路层。CAN收发器(也就是协议控制器)的作用就是完成数据链路层组帧和生成物理层比特流,驱动器的作用是吧控制器输出的高低逻辑电平编程CAN总线的差分式电平。协议相关的内容基本都由协议控制器完成,单片机软件上只要配置需要的通信速率、帧ID以及发送的数据内容,然后告知收发器,让它发送就OK。不需要从软件上编写协议。

    2. 单片机内部的CAN控制器和外接CAN控制器功能相同,省去了再加外围硬件。单片机对帧格式不用特别关心,但是发送之前至少需要告诉协议控制器你所要发送的数据内容以及帧的ID。

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  • 在塑造现代生活的技术革命中,微控制器发挥了根本作用,甚至可以说是支配地位。微控制器是小型,多功能,廉价的设备,不仅可以由经验丰富的电气工程师,而且可以由其他学科的业余爱好者,学生和专业人员成功地实施和...

    写在前面

    原文链接

    What Is a Microcontroller? An Introduction to the Central Component in Countless Electronic Devices

    How to Choose the Right Microcontroller for Your Application

    How to Read a Microcontroller Datasheet: Introduction and First Steps

    博客首页

    注:知识搬运,供学习交流使用,侵联删!

    在本文中,我们将研究这些极受欢迎的IC的定义特征,然后研究内部架构。

    正文

    在本文中,我们将研究这些极受欢迎的IC的定义特征,然后研究内部架构。

    如果我必须选择一种技能,这将是所有工程师最宝贵的技能,那么毫无疑问,这是精通基于微控制器的电路设计。

    在塑造现代生活的技术革命中,微控制器发挥了根本作用,甚至可以说是支配地位。微控制器是小型,多功能,廉价的设备,不仅可以由经验丰富的电气工程师,而且可以由其他学科的业余爱好者,学生和专业人员成功地实施和编程。

    可能的微控制器应用程序列表太长了,我甚至不愿给出示例。低成本的可穿戴设备,医疗设备,高端消费电子产品,坚固的工业设备,最先进的军事和航空航天系统-这些适应性强,价格适中,用户友好的组件几乎是所有电子产品中受欢迎的组件。

    在这里插入图片描述

    这个任意波形发生器是我围绕8位微控制器设计的许多电路板之一。

    在本文中,我们将介绍微控制器的定义,并考虑其在设计中的作用。


    什么是微控制器?

    微控制器是一种集成电路(IC)设备,通常用于通过微处理器单元(MPU),存储器和某些外围设备来控制电子系统的其他部分。这些设备针对需要处理功能以及与数字,模拟或机电组件进行敏捷,响应性交互的嵌入式应用进行了优化。

    提到这类集成电路的最常见方法是“微控制器”,但缩写“ MCU”在表示“微控制器单元”时可互换使用。您还可能偶尔会看到“ µC”(希腊字母mu代替“微”)。

    “微控制器”是一个易于选择的名称,因为它强调定义该产品类别的特征。前缀“ micro”表示体积小,术语“ controller”在这里表示增强的执行控制功能的能力。如上所述,此功能是将数字处理器和数字存储器与专门设计用于帮助微控制器与其他组件进行交互的其他硬件结合在一起的结果。

    微控制器与微处理器

    人们有时在指代微控制器时会使用术语“微处理器”或“ MPU”,但是这两个设备不一定相同。 微处理器和微控制器都可以用作小型,高度集成的计算机系统,但是它们可以用于不同的目的。

    术语“处理器”用于标识由中央处理单元和(可选)一些内存组成的系统; 微处理器是在单个集成电路中实现处理器所有功能的设备。 相比之下,微控制器更加重视其他硬件模块,这些模块允许设备控制系统,而不是简单地执行指令和存储数据。

    下图说明了此概念。

    在这里插入图片描述

    总体而言,当我们非正式地交谈或试图避免一遍又一遍地讲相同的单词时,互换使用“微处理器”和“微控制器”这两个术语并不是主要问题。 但是,在进行技术讨论时,重要的是要保持两个概念之间的区别。

    微控制器与数字信号处理器(DSP)

    数字信号处理器(或“ DSP”)是一种针对要求苛刻的计算任务进行了优化的微处理器,例如数字滤波,实时信号的数学分析和数据压缩。 高度复杂的微控制器可以代替数字信号处理器,但如果其内部电路的很大一部分旨在控制,监视和与周围系统通信,则仍将其视为微控制器。

    微控制器的要素

    微控制器由中央处理器(CPU),非易失性存储器,易失性存储器,外围设备和支持电路组成。

    中央处理单元

    CPU根据程序员编写的指令序列执行算术运算,管理数据流并生成控制信号。 设计人员看不到CPU功能所需的极其复杂的电路。 实际上,由于集成了开发环境和诸如C之类的高级语言,为微控制器编写代码通常是一项相当简单的任务。

    存储器

    非易失性存储器用于存储微控制器的程序,即(通常很长的)机器语言指令列表,这些指令告诉CPU确切的操作。 通常,您会看到单词“ Flash”(这是指非易失性数据存储的一种特定形式),而不是“非易失性存储器”。

    易失性存储器(即RAM)用于临时数据存储。 当微控制器掉电时,该数据将丢失。 内部寄存器还提供临时数据存储,但是我们不将它们视为独立的功能块,因为它们已集成到CPU中。

    外围设备

    我们使用“外围设备”一词来描述帮助微控制器与外部系统交互的硬件模块。 以下要点指出了各种外围设备并提供了示例。

    数据转换器:模数转换器,数模转换器,参考电压发生器

    在这里插入图片描述

    该图显示了我使用微控制器的片上ADC数字化的三轴加速度计数据。

    • 时钟生成:内部振荡器,晶体驱动电路,锁相环
    • 时间:通用定时器,实时时钟,外部事件计数器,带调制脉冲
    • 模拟信号处理:运算放大器,模拟比较器
    • 输入/输出:通用数字输入和输出电路,并行存储器接口
    • 串行通讯:UART,SPI,I2C,USB

    在这里插入图片描述
    我的同事马克·休斯(Mark Hughes)围绕16位微控制器设计了该传感器子系统。

    支持电路

    微控制器包含各种不能归类为外围设备的功能块,因为它们的主要目的不是控制,监视或与外部组件通信。 但是,它们非常重要-它们支持设备的内部操作,简化实现并改善开发过程。

    • 调试电路使设计人员可以在执行指令时仔细监视微控制器。 这是跟踪错误并优化固件性能的重要方法,有时是必不可少的方法。
    • 中断是微控制器功能的一个非常有价值的方面。 中断是由基于外部或内部基于硬件的事件生成的,它们使处理器通过执行一组特定的指令来立即响应这些事件。
      在这里插入图片描述

    用C编写的微控制器程序被组织成功能。 中断导致程序执行“引导”到中断服务程序(ISR),ISR完成其任务后,处理器将返回中断发生时正在执行的功能。

    • 如果时钟生成模块旨在产生将在芯片外部使用的信号,则可以将其视为外围设备,但是在许多情况下,微控制器内部振荡器的主要目的是为CPU和外围设备提供时钟信号。 内部振荡器的精度通常很低,但是在可以容忍这种精度的应用中,它们是简化设计并节省电路板空间的便捷有效方式。
    • 微控制器可以包含各种类型的电源电路。 集成的稳压器允许在芯片上生成所需的电源电压,电源管理模块可用于在非活动状态下显着降低设备的电流消耗,管理模块可在电源电压不处于正常状态时将处理器置于稳定的复位状态 足够高以确保可靠的操作。

    下一篇文章

    在本文中,我们将微控制器定义为一种由小型高效处理器内核,程序存储器,数据存储器,外设以及各种形式的支持和调试电路组成的设备。

    在“微控制器简介”系列的下一部分中,我们将介绍如何选择正确的微控制器。 然后,我们将介绍如何读取微控制器的数据手册。

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