具有 ASEK动态链接库谐波线性化功能的先进编程算法
具有 ASEK动态链接库谐波线性化功能的先进编程算法
作者：罗伯特·贝特，
亚博棋牌游戏Allegro微系统有限责任公司
介绍
无论是工业自动化和机器人技术，还是电动助力转向和电机位置传感，许多应用都需要监测旋转轴（以轴上或离轴排列形式）的角度。
在设计中使用磁体时，磁场输入在整个旋转范围很可能不均匀，它存在固有误差。这些磁场输入误差会导致系统内的测量误差。线性化能减少这些输入误差。
A1332和A1335可采用的谐波线性化能以最多 15种修正谐波的形式应用线性化，利用快速傅立叶变换 （快速傅立叶变换）可确定它们的相位和振幅，根据磁体在角度传感器 集成电路周围的一次旋转产生的数据可完成 快速傅立叶变换通过使用 快板提供的软件计算系数，并对片内 电可擦可编程只读存储器进行编程，可使用这种技术。本应用说明介绍了，当 快板提供的软件不够灵活或要使用定制软件时，客户能使用的功能和处理流程。
编程要求
所有软件都是在使用 .NET 4.0的 Microsoft Visual Studio 2010环境下开发的。请为您要使用的器件下载命令库 （C#/.NET）并添加到其所含的 3.个 动态链接库的项目参考中。
收集数据
首先，关闭所有后线性化算法处理；这包括零点偏移、后线性化旋转 （RO）短行程反转 (四)和旋转晶片位元 （RD）预线性化调节可保持开启，如 学位设置、IIR过滤器 （FI）和预线性化旋转 （LR）
沿角度增加的位置移动编码器。如果角度传感器 集成电路的输出未相应增大，可设置 LR位元以反转角度传感器 集成电路输出的反向，或在校准时沿反方向转动编码器，在此情况下，可能需要设置后线性化旋转位元 （RO）参阅《A1332/A1335》编程参考》了解更多详情。
最佳收集方法是按间距相等的步数旋转目标，这样产生的数据点数量就是 2.的幂数。通常，32或 64个间距均匀的数据点就足够了。如果不能实现，可收集数据点，然后必须按下节介绍的方法预处理数据。
另一种收集所需数据点的方法是多次旋转目标，然后按预定义的间隔收集数据。当收集到足够的数据点覆盖目标的整个旋转范围时，接下来必须按下节介绍的方法预处理数据。
预处理数据
如果收集的数据点数量不是 2.的幂数，或者收集的数据点间距不等，必须调整数据点数组的长度并/或使它们间距相等。要对数据执行此操作，可调用 ResizePointArray例程。
参数 x是编码器数值的数组，参数 Y是在该编码器数值中收集的器件读数。参数 新闻化是重新调整的数组大小。如果参数 x设置为空，则假设已按从 0开始至 360结束的相等间距收集数值 Y如果参数 x不是空，则需要在调整数组大小前，为输入数组排序。
double[]ResizePointArray（double[]x，double[]y，int newSize）
此例程会在输入数组上执行三次样条插值，以采用所需的数据点数量，生成间距相等的数组。
初始处理
数据收集完毕，并形成长度为 2.的幂数的数组后，就可以计算谐波系数了。要计算谐波系数，可调用 计算谐波线性系数例程。
谐波效率[]计算谐波线性系数（双[]点，输出布尔点错误）
其输入是已收集的角度数组。此例程会执行 FFT并会返回系数数组和一个警告标记。当一个或多个输入角比例程计算的角度大 20度时，需要设置点误差警告标记。
以一个包含 8.个输入项的数组为例，例程计算的角度应为 [0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315]。如果输入数组是 [0, 45, 90, 135, 180, 204, 270, 315]，则例程会设置 点错误因为第 6.个输入项的误差超过 20度。
选择谐波
当所有谐波系数已计算完毕后，必须选择所需的谐波。通常，计算例程生成的谐波数量会超过器件能支持的谐波数量，所以，必须选择一些算法以选择相关的谐波。
使用谐波的数量还取决于所用的器件种类和功能。A1332的谐波最大数量是 15，但如果使用最大值，一些可编程的功能会使用默认值，如短行程设置和特定的 I2C与 SPI设置。不使用默认值时，这些可编程功能的谐波最大数量是 9.A1335的谐波最大数量是 11，但要达到此数量，一些可编程功能会使用默认值，如短行程设置。不使用默认值时，这些可编程功能的谐波最大数量是 8.
最简单的算法是按照所需的谐波数量选择第一个谐波。这种方法很简单，它选择的谐波不会对输出产生显著的影响。
快板A1335的示例编程器目前使用的算法是选择振幅大于 0.3的谐波。需要注意的是，当前软件的一个限制是在所选谐波之间只能跳过 4.个谐波。如果跳过的谐波超过 4.个，还需要选择最后一个选定谐波和所需谐波之间的所有谐波。
器件编程
谐波选择完毕后，可调用例程 生成谐波线性化设备值生成要写入器件的数值。
谐波设备值[]生成谐波线性化设备值（谐波效率[]系数）
谐波系数传递到此例程中，它会返回器件编程所需的一组数值。此例程抛出的唯一异常是在所选系数之间跳过 4.个以上谐波系数的情形。
要对器件进行谐波线性化编程，必须设置 HL标记，必须将 哈鲁马克斯字段设置为要使用的系数数量，同时必须编写 谐波相位和 谐波振幅字段。
代码实例
使用制度；
使用快板；
名称空间协调ClineArizationExample
{
公共类HarmonicClineArizationExample
{
公共和谐ClineArizationExample（）
{
}
公共void程序协调化（字符串文件路径、ASEK asekProgrammer）
{
尝试
{
协调效率[]hc；
bool pointError=false；
双[]点=空；
string fieldBuffer=File.ReadAllText（文件路径）；
弦线；
List
List
// 1.1 收集数据
// 从文本文件中读取角度。忽略空白行或以 a#打头的行。
如果（！string.IsNullOrEmpty（fieldBuffer））
{
使用（StringReader sr=新StringReader（fieldBuffer））
{
而（（line=sr.ReadLine（））！=null）
{
line=line.Trim（）；
if（string.IsNullOrEmpty（line）| | line.StartsWith（“#”）
{
继续；
}
// 每行可采用 2.种格式中的 1.种。
// 首行包含编码器角度，其次是逗号隔开的器件角度 (22.125,23.543)
// 或只有器件角度 (23.543)
// 如果角度的间距不等，则两个数值都需要。
string[]value=line.Split（'，'）；
如果（值.Length>1）
{
双编码器=Convert.ToDouble（值[0]）；
而（编码器>=360.0）
{
编码器-=360.0；
}
而（编码器<0.0）
{
编码器+=360.0；
}
encoderReadings.Add（编码器）；
Add（Convert.ToDouble（值[1]）；
}
其他的
{
Add（Convert.ToDouble（值[0]）；
}
}
}
// 1.2 预处理数据
如果（！powerOfTwo（deviceradings.Count（）））
{
// 如果数据点数量差一个，只删除最后一个，
if（powerOfTwo（deviceradings.Count（）-1））
{
deviceReadings.RemoveAt（deviceReadings.Count（）-1）；
points=deviceReadings.ToArray（）；
}
其他的
{
// 否则应计算所需的样本数量。
// 如果样本数量小于 64，
// 可四舍五入至最接近 2.的幂数的数值，否则应向下取整数。
int-desiredSamples=8；
while（desiredSamples
所需样本*=2；
}
if（deviceReadings.Count（）>64）
{
所需样本/=2；
}
// 如果没有编码器读数，可假设器件读数的间距相等。
如果 （encoderReadings.Count（）！=deviceReadings.Count（））
{
// 将角度列表转换为数组，然后调整其长度。
points=（（IHarmonicLinearization）asekProgrammer）.ResizePointArray（null，deviceReadings.ToArray（），desiredSamples）；
}
其他的
{
// 将角度列表转换为数组，然后调整其长度。
点=（（IHarmonicLinearization）asekProgrammer）.调整点阵列（encoderReadings.ToArray（），deviceReadings.ToArray（），desiredSamples）；
}
}
}
其他的
{
// 将角度列表转换为数组
points=deviceReadings.ToArray（）；
}
// 1.3 初始处理
// 通过数据点数组计算系数。
hc=（（i谐波线性化）asekProgrammer）。计算谐波线性系数（点，输出点误差）；
// 当一个或多个入射角比例程的计算结果大 20度时，就会出现数据点误差。
// 以包含 8.个数值的数组为例 [0, 45, 90, 135, 180, 204, 270, 315]，计算例程会为
// 第 6.个输入项发放警告标记，因为它应该接近 225。
if（点错误）
{
MessageBox.Show（“其中一个入射角比预期值大 20度。");
}
// 1.4 选择谐波
// 一组谐波系数计算完毕后，需要选择系数。计算例程
//返回的系数数量通常会超过器件能支持的系数数量，因此需要
// 需要使用一些限制系数数量的方法。可以先选出前 8.个，也可使用其他方法。
int numberOfHarmonicComponents=hc.长度；
int numberOfSelectedHarmonicComponents=0；
int lastHarmonicComponentSelected=0；
int MaxHarmonicComponentSelected=8；//在影响器件的其他功能前，可使用谐波的最大数量
// 就此例而言，选择前 8.个振幅超过 0.3的谐波。
对于（int index=0；index
如果（（hc[指数]。振幅>0.3）和&（选择的谐波分量数<选择的最大谐波分量））
{
// 如果要选择的谐波和选择的最后一个谐波
// 之间的谐波数量大于 4.还需要
// 选择它们之间的一些谐波。
int skip=索引-选择的LastHarmonicComponent；
如果（跳过>4）
{
// 确保要选择的谐波数量
// 不超过所需的谐波数量。
int numberNeeded=跳过/4；
如果（（NumberNeed+numberOfSelectedHarmonicComponents）<=MaxHarmonicComponents已选定）
{
对于（int-jndex=1；jndex<=numberneed；++jndex）
{
hc[jndex].select=true；
++所选谐波分量的数量；
}
hc[index].select=true；
++所选谐波分量的数量；
}
其他的
{
// 代码在选择所需的谐波时，超过
// 所选系数的最大数量，因此它会停止选择。
打破
}
}
其他的
{
hc[index].select=true；
++所选谐波分量的数量；
}
lastHarmonicComponentSelected=索引；
}
}
// 如果未选择谐波，可选择前 8.个。
if（numberOfSelectedHarmonicComponents==0）
{
对于（int i=0；（i
hc[i]。选择=true；
++所选谐波分量的数量；
}
}
// 1.5 器件编程
// 生成需要写入 电可擦可编程只读存储器的数值。
HarmonicDeviceValues[]eepromValues=（（iHarmonicLinealization）作为一个程序）。生成HarmonicLinealizationDeviceValues（hc）；
// 确保器件通电
asekProgrammer.SetVcc（5.0）；
// 确保写入器件的 eeprom这需要使 SRAM具备可写性，并关停处理器
（（ISRAMWriteAccessMode）asekProgrammer.SetSRAMWriteAccessMode（）；
（（IPProcessorMode）asekProgrammer.SetProcessorIdle（）；
// 在 电可擦可编程只读存储器中开启谐波线性化
（（IRegisterAccess）asekProgrammer）.WritePartialRegister（MemoryAccessType.extended，0x306,1,15,15）；//HL=1
// 设置要使用的谐波数量
（（IRegisterAccess）asekProgrammer）.WritePartialRegister（MemoryAccessType.extended，0x309，eepromValues.Length，19,16）；//HAR_MAX=谐波数量
//对于谐波
对于（uint index=0；index
uint寄存器值=（uint）（（eepromValues[index]。相位<<12）和0x0FFF000）+
（（eepromValues[index].advance<<10）和0x0C000）+
（EEPROM值[索引]。振幅&0x03FF））；
（（IRegisterAccess）asekProgrammer）.WriterRegister（MemoryAccessType.extended，0x30C+索引，registerValue）；//谐波相位、ADV和谐波振幅
}
// 关闭电源，然后再接通，确保器件使用新的线性化数值。
asekProgrammer.SetVccOff（）；
asekProgrammer.SetVcc（5.0）；
}
}
捕获（例外情况除外）
{
MessageBox.Show（例如Message）；
}
}
私有bool powerOfTwo（int值）
{
int log2n点=0；
int j=数值；
而（（j>0）和（（j&1）==0））//计算输入值的对数底数 2.
{
log2npoints++；
j>>=1；
}
如果（（值<2）| |（值！=（1<
返回false；
}
返回true；
}
}
}
角度输入文件的格式
此文件包含一个角度值列表。如果有两个数值被逗号隔开，则第一个数值是编码器角度，第二个数值是器件角度。行可以是空白的，如果它们以 # 打头，则可将其视为注释。
角度输入文件实例：
329.59
354.81
6.832
13.566
17.592
20.228
22.638
24.638
25.956
27.454
28.77
30.054
30.966
包含两列时：
0,123
22.5,145.5
45,168
67.5,190.5
90,213
112.5,235.5
135,258
157.5,280.5
180,303
202.5,325.5
225,348
247.5,10.5
270,33
292.5,55.5
315,78
337.5,100.5