Библиотека блоков

Блоки для аппаратной части PRU

FAST_INPUTS

Блок для чтения значений с быстрых входов. Получаемые данные уже учитывают настройки фильтрации.

Следует помнить, что все входы заведены на PRU0, т.е. использовать FAST_INPUTS в программе для PRU1 не получится.

Использовать FAST_INPUTS можно в любом месте кода. Можно объявить и несколько переменных для FAST_INPUTS, но особого смысла нет.

FUNCTION_BLOCK FAST_INPUTS (* returns values of fast inputs *) 
    output in1 : BOOL; (* fast input 1 *) 
    output in2 : BOOL; (* fast input 2 *) 
    output in3 : BOOL; (* fast input 3 *) 
    output in4 : BOOL; (* fast input 4 *)

FAST_OUTPUTS

Блок для управления быстрыми выходами. Следует помнить, что выходы 3 и 4 распаяны к PRU0, а выходы 1 и 2 к PRU1. При попытках “управлять 1-ым выходом в программе для PRU0” будет ошибка компиляции.

FUNCTION_BLOCK FAST_OUTPUTS (* specifies values for the fast outputs *) 
    input out1 : BOOL; (* fast output 1 (PRU1) *) 
    input out2 : BOOL; (* fast output 2 (PRU1) *) 
    input out3 : BOOL; (* fast output 3 (PRU0) *) 
    input out4 : BOOL; (* fast output 4 (PRU0) *)

PRU_CURRENT_TIME

Позволяет “узнать” текущее время и длину PRU цикла (в тактах, каждый из которых составляет 5нс). Стоит понимать, что как таковых часов в PRU нет, поэтому под временем здесь понимается “счётчик выполненных тактов процессора”.

В основе лежат следующие предположения:

  • PRU тактуется от кварца (так утверждали представители ОВЕН на форуме owen.ru)
  • Частота PRU – 200 МГц (подтверждена осциллографом)
  • PRU регистр, который считает выполненные такты работает верно. Например, считается, что на него не влияют разнообраные операции с памятью и т.п.

Специально точность ведения времени не проверяли, но импульсы 500кГц выглядели как 500кГц.

Каждый вызов блока PRU_CURRENT_TIME будет запрашивать новое значение “счётчика выполненных PRU тактов”, поэтому не стоит ставить вызовы time() после каждой строки. Например, блок фильтрации входов один раз обновляет текущее время, а затем на его основе выполняет фильтрацию всех входов.

FUNCTION_BLOCK PRU_CURRENT_TIME 
    output totalCycles : DWORD; (* Total CPU ticks elapsed *) 
    output prevOutputWriteTime : DWORD; (* Absolute time when previous outputs were written (in CPU ticks) *) 
    output cycleLength : DWORD; (* PRU cycle length in CPU ticks *)

Пример использования

time : PRU_CURRENT_TIME;
...
time(); (* узнать текущее время *)
IF time.totalCycles < deadLine THEN ...
...
deadLine := time.totalCycles + 100500;

Блоки для сложных устройств

PRU_ABZ_ENCODER

Блок обработки сигнала ABZ энкодера. Учитываются оба фронта (передний и задний) A и B фаз.

zeroDetected переходит в TRUE когда впервые найдена Z метка. counter возвращает общее количество учтённых фронтов A и B фаз.

FUNCTION_BLOCK PRU_ABZ_ENCODER (* Decodes ABZ encoder. Each edge of both A and B are processed *) 
  variables: 
    input a : BOOL; (* A input *) 
    input b : BOOL; (* B input *) 
    input z : BOOL; (* Z input *) 
     
    output position : WORD; (* position of the encoder *) 
    output counter : WORD; (* number of encoder pulses processed *) 
    output zeroDetected : BOOL; (* TRUE when Z mark was detected *)

PRU_STEPPER

Блок для управления шаговым двигателем с помощью STEP сигнала. Блок генерирует импульсы 50% скважности.

FUNCTION_BLOCK PRU_STEPPER (* Step motor controller *) 
  variables: 
    input enable : BOOL; (* Starts and stops the motor *) 
    input quantity : DWORD; (* Number of pulses to generate *) 
    input accel_ramp : WORD; (* Acceleration in Hz/sec. 0 means no acceleration is made *) 
    input decel_ramp : WORD; (* Deceleration in Hz/sec. 0 means no deceleration is made *) 
    input min_speed : DWORD; (* Minimal pulse speed in Hz *) 
    input max_speed : DWORD; (* Maximal pulse speed in Hz *) 
     
    output state : STEPPER_RUN_STATE; (* State of the stepper block (init, moving, stopped, etc) *) 
    output step_count : DWORD; (* Number of steps made. DO NOT use to check the state of the motor. Use state instead *) 
    output Q : BOOL; (* STEP signal for the stepper motor *)

Математика

В PRU ядрах нет встроенного умножителя и делителя. Тем не менее, алгоритмы “умножение по-школьному” позволяют умножать, делить и вычислять квадратные корни за разумное время.

Умножение и деление двух DWORD зависят от фактических значений и в худшем случае требуется около 1µs (200 тактов). Если требуется умножать на степень двойки, то лучше использовать SHL(x, y) (PRU компилятор пока не поддерживает операцию *).

PRU_DIV_DW_DW

Блок выполняет целочисленное деление DWORD, возвращает частное и остаток. Время работы зависит от значений. В худшем случае требуется около 1µs (200 тактов)

FUNCTION_BLOCK PRU_DIV_DW_DW 
    input x : DWORD; 
    input y : DWORD; 
     
    output div : DWORD; 
    output mod : DWORD;

PRU_MULDIV_DW_DW_DW

Блок для вычисления DIV(MUL(x, y), z) и MOD(MUL(x, y), z). Время работы зависит от значений.

FUNCTION_BLOCK PRU_MULDIV_DW_DW_DW (* calculates DIV(x*y, z); MOD(x*y, z) *) 
    input x : DWORD; 
    input y : DWORD; 
    input z : DWORD; 
     
    output div : DWORD; (* div := DIV(MUL(x, y), z) *) 
    output mod : DWORD; (* mod := MOD(MUL(x, y), z) *)

PRU_MUL_DW_DW

Блок для умножения двух DWORD. Время работы зависит от значений. В худшем случае требуется около 1µs (200 тактов)

FUNCTION_BLOCK PRU_MUL_DW_DW (* x*y *) 
    input x : DWORD; 
    input y : DWORD; 
     
    output mul : DWORD;

PRU_MUL_DW_W

Блок для умножения DWORD * WORD. Время работы зависит от значений. В худшем случае требуется около 0.5µs (100 тактов)

FUNCTION_BLOCK PRU_MUL_DW_W (* x*y *) 
    input x : DWORD; 
    input y : WORD; 
     
    output mul : DWORD;

PRU_SQRT_DW

Блок для вычисления целой части квадратного корня из DWORD значения. Время работы составляет около 0.25…1µs (50-150 тактов)

FUNCTION_BLOCK PRU_SQRT_DW 
    input x : DWORD; 
     
    output sqrt : DWORD;

Прочее

CTU_DWORD

FUNCTION_BLOCK CTU_WORD 
    input CU : BOOL; (* counter input *) 
    input R : BOOL; (* reset *) 
    input PV : WORD; 
     
    output Q : BOOL; (* TRUE when CV >= PV *) 
     
    retain output CV : WORD; (* current counter value *)

F_TRIG

FUNCTION_BLOCK F_TRIG (* ¯¯\__ detector *) 
    input CLK : BOOL; (* Input clock *) 
     
    output Q : BOOL; (* TRUE when falling edge is detected: ¯¯\__ *)

R_TRIG

FUNCTION_BLOCK R_TRIG (* __/¯¯ detector *) 
    input CLK : BOOL; (* Input clock *) 
     
    output Q : BOOL; (* TRUE when rising edge is detected: __/¯¯ *)

RS-триггер

FUNCTION_BLOCK RS (* reset-set trigger *) 
    input S : BOOL; 
    input R : BOOL; 
     
    output Q : BOOL;

SR-триггер

FUNCTION_BLOCK SR (* set-reset trigger *) 
    input S : BOOL; 
    input R : BOOL; 
     
    output Q : BOOL;

PWM_DW

Блок генерирует ШИМ сигнал заданной скважности. При каждом вызове внутренее состояние ШИМ блока увеличивается на 1. С настройками value=2, period=4 вывод Q будет принимать значения: 1, 1, 0, 0, 1, 1, …

FUNCTION_BLOCK PWM_DW (* Pulse Width Modulation generator *) 
    input value : DWORD;  (* Значение скважности *)
    input period : DWORD; (* Длина периода ШИМ *)
     
    output Q : BOOL;

PDM_DW

См Pulse Density Modulation. Не путать с ШИМ модуляцией! Блок выдаёт 0 или 1 в такой пропорции, чтобы среднее значение было близко к value/period.

Наибольшее отличие от ШИМ будет на скважности 50%. PDM будет выдавать 0, 1, 0, …, а ШИМ будет выдавать длинные пачки нулей и единиц.

Второе отличие – PDM гораздо быстрее переходит к новой сважности (не нужно дожидаться конца PWM импульса)

FUNCTION_BLOCK PDM_DW (* Pulse Density Modulation generator *) 
    input value : DWORD; 
    input period : DWORD; 
     
    output Q : BOOL;

Updated:

Leave a Comment