标签: 时序图

要想很好地驱动无刷电机，了解时序图中的波形含义是非常重要的。时序图是电机驱动控制用的规格说明图。在本文中，我将为大家介绍时序图中的每个波形的含义。 无刷电机驱动电路的时序图 电机是随着施加于绕组的电压和所流过的电流的变化而旋转的。表示使电机旋转时的电信号变化的图称为“时序图”。在表示逻辑电路的工作等情况下也会用到“时序图”这个术语，在本文中是指电机驱动的时序图。 时序图是以转子位置（电角度）为横轴来表示各电路的主要信号的。在时序图中，当信号为数字信息时，通常用Hi或Lo两个值来表示。在下面的时序图中，霍尔信号和UH等的实际电压值各不相同，这些不同本应该体现在波形的高度上，但由于希望表达出来的是Hi或Lo，因此很多情况下并没有在波形中体现出来。 在这里，作为示例，给出了与 前述有刷电机 的工作几乎相同的无刷电机驱动电路的时序图。希望执行这样的工作时，最好将霍尔器件安装在下图所示位置。后面会讲到为什么这个位置更好，在这里只要知道最好安装在这里即可。接下来，我通过下图来进行具体介绍。 无刷电机驱动电路的时序图（1）：绕组端子的电压 首先，设上图中的转子位置在时序图的左端，角度为0度（参见图底部的刻度值）。当电机从此处向左（逆时针方向）旋转时，每个电路信号的变化如时序图所示。下面对信号的进行简要说明： ■ 向控制IC输入：霍尔U、V、W 霍尔器件根据对面的磁极来输出Hi/Lo信号。在IC中，可根据3枚霍尔器件的Hi/Lo逻辑将转子位置分为6处（参见时序图顶部的数字编号）。 例：｛U、V、W｝＝分度１｛Lo、Hi、Lo｝、分度２｛Lo、Hi、Hi｝～分度6｛Hi、Hi、Lo｝ ■从控制IC输出：UH～WL 控制IC根据上述分度信息生成晶体管ON/OFF指令信号UH～WL。 虽然图示中没有列出，但从UH～WL的信号会传递至电平转换部，由电平转换电路转换为晶体管可以接收（可以驱动晶体管）的信号 ■晶体管部分：U、V、W绕组电压 功率晶体管以UH～WL信号为指令进行ON/OFF（指令为Hi时ON，指令为Lo时OFF）。此工作决定了绕组端子的电压。 高边和低边晶体管均OFF时，绕组端子电压处于开路状态（这里本应看到的波形将在后面进行介绍）。 前面提到的“动作几乎与有刷电机相同”是指该绕组电压的模式相同。 无刷电机驱动电路的时序图（2）：电压模式产生的电磁场 前面的图中显示了绕组端子的电压。接下来，我将使用下图来讲解通过施加这种绕组端子电压，在什么位置产生电磁体，以及转子是如何旋转的。 第一张图是表示电流方向与N极/S极关系的示意图。要想很好地理解后续要介绍的时序图和1～6分度的转子位置解说，需要先了解第一张示意图中的关系。 首先，在图中的分度1中，电源电压施加在U相绕组上，V相绕组接地（以下简称“GND”）。也就是可以理解为电流从U相流向V相。 另外，如果U相绕组为N极，则V相绕组为S极（假设是这样绕制的）。当转子处于1分度的位置时，如果绕组的磁极如上所示，则转子将逆时针旋转。 当转子转动，霍尔信号W的极性切换后，进入分度2。在这里，电流从U相流向W相，绕组的磁场如上图所示进行切换。此时转子也是逆时针旋转。 转子通过反复“产生磁场”→“转子旋转”→“霍尔信号切换”→“产生下一模式的磁场”→“转子旋转”→“霍尔信号切换”而连续旋转。这是该时序图所显示的工作情况。 对了，讲解内容读到这里，有些人可能会有疑惑：讲解的角度是否反了呢？的确，如果是讲解电路工作的话，按照上述思路是没问题的，但是从驱动电机的角度来看，应该是按照“希望在能让转子转动的位置产生磁场”→“以这种方式控制晶体管的ON/OFF” → “在必要的位置安装霍尔器件”的思路进行。在下一篇中，我将按照这个思路为大家介绍如何绘制时序图。 本文的关键要点 ・时序图是电机驱动控制用的规格说明图，因此理解其中的波形含义是非常重要的。 ・本文通过时序图显示了用来使电机旋转的施加电压模式，以及由此产生的电磁场。 无刷电机时序图的绘制方法 在上一篇文章中，我从控制IC入手，从电路工作的角度为大家讲解了电机的工作机制。通过这些内容，我想大家应该已经了解了整个电路的运作情况。在本文中，我将更进一步，来讲解为什么信号会形成这样的时序。实际上，在电机驱动器的开发和设计过程中，要想绘制（可能用“创建”更贴切吧）出能够实现自己预期性能（比如使电机高效且安静地旋转）的时序图，从这个方向进行思考是非常重要的。 首先应该掌握的是，相对于转子（永磁体），应该在什么位置产生电磁体的磁场更好。例如，如果希望逆时针旋转，那么就需要在永磁体N极左侧的适当位置创建电磁体的S极。然而，仅仅如此并不能说是最优的，除此之外还要求电机能够以尽可能少的功率（电能）产生所需的转矩（机械能）。这会受电机要素特性（如增加磁体的磁力）的影响，也受永磁体与电磁体的相对位置（角度）的影响。因此，重要的是要确切地知道创建电磁体的位置，而不仅仅是知道配置在左侧。 关于永磁体转子和电磁体定子产生的转矩，适用下图所示的理论。从下图可以看出，电机产生的转矩取决于磁体磁场与绕组（电磁体）磁场之间的相对角度θ，通过sinθ计算（假设绕组产生的磁场和永磁体产生的磁场的大小是恒定的）。 理论上，在磁场的相对角度为90度时转矩最大。因此，相对于转子磁场方向，最好使绕组磁场的方向在该角度附近。 基于该理论，我们根据可能的条件来思考，在实机应用中应该以怎样的时序来产生绕组磁场才算好。首先，我们了解过可以利用3枚霍尔器件的极性信号，以60度间隔的电角度来区分转子位置。还有，通过施加在绕组端子上的电压组合，可以在6个方向上产生绕组磁场。由此可见，根据转子的6个位置（范围），正好可以选择6个方向的绕组磁场。 那么，在每个转子位置应产生多大相对角度的绕组磁场呢？如果要想获得较大的转矩，那么相对角度范围应在60～120度之间比较好。当转子旋转并超出该范围后，电机将会进入下一个绕组磁场模式（下图）。 我们基于这个思路，从下往上看下面给出的时序图。换句话说，我们需要根据转子的位置和转动情况来确认各信号处于什么样的状态（必须处于哪种状态）。 针对时序图最右侧灰色箭头所示的1～5，说明如下： 首先，U、V、W绕组的磁极是由转子的位置来决定的。从图中可以看出，在这个转子位置上转矩最大，需要在该位置前后30度区间产生相同的磁场。 接下来，确定产生该绕组磁场的电流方向。电流方向与施加在绕组上的电压方向一致。例如，如果电流从U相流向V相以使U为N极、V为S极的话，那么U相绕组端子电流为正，V相电流为负（GND）。 要想这样向绕组施加电压，需要使U相的高边晶体管和V相的低边晶体管导通。因此，将UH和VL的信号置Hi。此时，其他信号为Lo。其他转子位置也是用同样的思路，来确定从UH到WL的信号逻辑。 接下来，为了能够如图所示切换从UH到WL的6个信号，最好使原来的霍尔信号在图示位置进行切换。顺便提一下，这里每个信号的Hi/Lo的切换位置都很重要，并不是必须实现和上图完全一样的霍尔U、V、W波形（只要知道转子的6个位置位置，那么其他逻辑组合也可以）。 为了在该转子位置切换霍尔信号，应在上图所示的位置安装霍尔器件。对于此处的安装位置而言，相对于绕组的角度是非常重要的。径向位置需要另行单独考虑。 如上所述，无刷电机的时序图以及相应的霍尔器件安装位置就是这样决定的。这种工作模式与有刷电机一样的时序图，在无刷电机驱动控制中被称为“120度激励”。由于这种控制方式比较简单而得以广泛应用，不过目前已经针对无刷电机的驱动控制，设计出了其他多种激励模式。也可以说，这种方式与使用换向器的机械开关的结构不同，现在已经可以使用控制IC来调整激励模式了。其他的激励模式我会另行介绍。 本文的关键要点 在电机驱动器的开发和设计过程中，绘制出能够实现自己预期性能（比如使电机高效且安静地旋转）的时序图是非常重要的。 要想使无刷电机按预期旋转，基于时序图确定位置检测器 （这里为霍尔器件）的安装位置也是很重要的工作。 来源: techclass.rohm

1. TimeGen TimeGen是一个用户画时序图的CAD工具，其时序图波形可以复制并粘贴到其他应用程序，用于书写设计规范。 图源：TimeGen官网 实例： 图源：baidu 可以把时序图转成ASCII，然后复制到Verilog/VHDL的文件中。 官网更新到3.3了： http://www.xfusionsoftware.com/index.html 2. AndyTiming AndyTiming是用符号代码代表单位时间内的波形。如图： 图源：矽说/李一雷 评价：1. 波形清晰，可以bmp格式导出。波形代码可以.atd文件形式保存以便下次调用。2. 添加文字方便，但等号必须对齐，手动对齐有点不方便。 3. TimingDesigner 较上面两种工具更专业，也要更复杂一些。 TimingDesigner既用于系统级设计，用于时序分析和文档编制，也用于ASIC / FPGA设计中，用于接口规范，以及创建SDC时序约束。 图源：TimingDesigner官网 4. WaveDrom WaveDrom是一个基于js的画时序图的工具。较AndyTiming功能更强大，画得也更漂亮，不过上手就复杂一些了。可以在线画，也可以下载本地版。 在线版： http://wavedrom.com/editor.html 本地版下载（Github）： https://github.com/wavedrom/wavedrom.github.io/releases 详细的教程： http://wavedrom.com/tutorial.html25 图源：WaveDrom官网

状态机和时序图   第一部分：状态机 关于状态机笔记,详情查看博主的 http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_3033677.HTM 我与FPGA的恋爱之状态机的设计 这里是原文表述 1、认识状态机 对象：静态属性( Property )和动态行为( Event )(怎么感觉有点像程序里面面向对象的概念)。 状态：是指在 对象 的生命周期中满足某些条件、执行某些活动或等待某些事件的条件( condition )或状况( situation )。 状态机 图 通过对类 对象的生存周期建立模型 来描述 对象随时间变化的动态行为 ，也可以用来描述用例、协作和方法的动态行为，它是展示 状态 与 状态转换 的图。 状态机 是一个对象所有可能生命历程的 模型。 描述对象的一种方式。 状态的一大特性就是 转换 ，状态不是孤立的，换句话说，状态是变化的，是会互相转化的。 状态转换 是指两个状态之间、两个活动之间或者一个活动和一个状态之间的关系。 两个状态转换的原则： （1）转换本身的 逻辑性 ---并非所有的状态之间都可以任意转换 （2）转换的外界因素---转换时需要一个外因 举例：小人跑动(move)、小人站立静止(stand)、小人在空中坠落(falling) 第二部分：时序图 时序图 反映了模块的 输入输出信号随  时间变化  的情况。可以帮助理解模块的功能，直接反映信号的变化 及相互关系。 时序图的“先天缺陷”： 1、要将模块的所有功能描述出来，时序图要把输入信号和输出信号的所有可能状态都反映出来，这样需要时序图的周期个数尽可能多些，输入信号的变化尽可能多些。 2、时序图一般 辅助 理解模块的功能，模块一般需要文字性或状态机的功能描述( 看来只是一张时序图还是不够的 )。 3、时序图不便于HDL的实现 so 状态机( Medium ) HDL 第三部分：关系(转换) 时序图 到状态机，一般要求时序图反映了所有输入和输出随时间变化的情况。     从上面两张时序图中可以分析出，静态RAM的读写时序都分成三个部分：Setup、Strobe、Hold。 读写接口信号：EM_CS、EM_A、EM_D、EM_OE、EM_WE、EM_RW,随时间也有不同的变化。 这样可以把读写时序分成 5 个状态：Setup、Read、Write、Hold 、Idle。 Idle状态：不读也不写，EM_CS为无效。 Setup状态：EM_CS有效，EM_RW分别为读、写，EM_WE和EM_OE无效。 Read状态：EM_OE有效，EM_WE无效。 Write状态：EM_WE有效，EM_OE无效。 Hold状态：EM_WE和EM_OE均为无效。 确定状态转移条件，这里用到 计数器 ，Setup和Hold均为2个clk，而Read和Write均为3个clk，从Idle到Setup，需要使EM_CS有效。 经以上分析，静态RAM的读写时序状态机如下： 关于转载状态机和时序图笔记,博主正在做IIC的时序,参考用状态机 读时序,,,,因为个人读时序能力太差,折腾了4天了,还是没能者却读取出来结果,目前正在折腾ing.......调试好了会及时更新笔记!   Augus是一只有梦想的汪~Augus是一只努力奋斗的汪~  转载来源http://www.cnblogs.com/spongebob123/p/3615656.html