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wzjs 2025/8/15 10:42:08

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一、简介

SPE——Sensor Pattern Evaluation ，主要是用来检测霍尔电流从而控制无刷电机。输入使用TIM模块，输出使用TOM模块，中间可以通过MAP给DPLL计算角速度。

简图如下，为了尽快的研究明白就放弃了DPLL相关的部分。

通过图可以看到两个TIM模块是一组，以TIM0/1为例可以使用ch0、1、2或3、4、5进行采集，送到SPE0/1，TIM1的ch6、7进行作为快速关断信号，可通过对应通道的电平进行模块输出关断。SPE最终通过TOM进行输出。

二、SPE的工作模式与细节

1、采集霍尔的方向或角度

SPE可以通过采集霍尔的电平获得对应的角度信息，见下图，最里面是x相，最外侧是z相。

6个角度，分别是100 − 110 − 010 − 011 − 001 − 101 − 100。当采集的角度变化后，SPE会控制输出模块连接到对应的TOM上。

2、连接简图

注意：可以同时插入死区使用的有TOM的ch2、6、7、8、9。

SPE与TOM某块的连接如下图：

首先左侧中间TIM信号可以选择使用TIM0或者TIM1，FSOI是快速关断信号；

SPE_DIR表示方向，即正反转；

SPE_NIPD表示三相霍尔角度发生变化；

SPE_NIPD_NUM表示变化计数；

右侧的TOM0和TOM1都可以把其SCOUR信号输出到SPE，主要是用于连接到SPE_OUT上，当然最终SPE_OUT也会反馈到对应的控制TOM上；

TOM_CH_TRIG_CCU可用来更新触发SPE的相关信号；

SPE_OUT当然可以连接到任意的TOM通道上，用于输出；

SPE_NIPD也是用于触发连接到TOM上，TOM综合其他的信号进行一些周期、占空比调整；需要查看一下TOM寄存器

3、SPE内部结构

把这张图搞清楚后，SPE就基本弄懂了。下面来详细讲解各个部分。

1）左上

SPE的输入可以有几组TIM信号，通过TIM_SEL进行选择，分别可以选择TIM0\1\2\3\4\5的ch0~2或3~5；

TIM采集的信号会传入到NIP中，NIP表示最新采集的数据，AIP表示当前的数据，PIP表示之前的数据。当采集到新数据时，NIP会传给AIP，AIP会把之前的数据传输给PIP；当出现了NIP=PIP时，认为转动方向发生了变化；

2）左中、下

SPE_PAT表示采集到霍尔的电压值/电平值，一共8组，最下面的两组无效。其中每组占用4bit，前3bit表示霍尔的电平，最后一个表示此PAT是否有效；

DIR表示方向，SPE_PAT_PTR和SPE_PAT_PTR_BWD是两组指针，分别用于指示SPE_OUT_PAT。这两组指针分别根据DIR的值在霍尔电平发生变化时更新；DIR的方向可以通过CMD对应的寄存器进行切换，切换时ch2、6、7、8、9可以插入对应的死区；

3）中部

SPE_NIPD在SPE_PAT变化时会根据DIR进行±1操作，SPE_REV_CNT可以为其进行计数，并有SPE_REV_CMP进行比较，当与比较值匹配时可产生中断；

SPE_OUT_PATx中存放的是控制消息，用于输出给SPE_OUT_CTRL，进而利用其对应的寄存器设置值控制把TOM[i]_CH0、TOM[i]_CH1、0、1的信号传输给SPE_OUT;

SPE_PAT_PTR和SPE_PAT_PTR_BWD是指向SPE_OUT_PATx的正反两个指针，可以使用CTRL_CMD控制使用哪个指针去选择对应的SPE_OUT_PATx进行传输；

SPE_NIPD如上；

SPE_NIPD_NUM用于记录变化次数；

SPE_DIR用于记录方向；

4）右下

TRIG_SEL和ETRIG_SEL用于选择使用哪个trig信号进行SPE_OUT的信号更新，trig信号包括SPE_NIPD、TOM_CH0_TRIG_CCU0/1、TOM_CH2\6\7\8\9_TRIG_CCU1；

中间有一个寄存器设置的控制信号SPE_UPD_TRIG，用于开启trig，如果不开启SPE_OUT_CTRL就会一直不变；

5）右中、上

SPE_OUT_PATx经过层层trig选择，最中到达了SPE_OUT的输入选择器，但仍有一信号与其竞争，就是FSOL，这是一个寄存器设置的快速关断信号，1表示关断；

选择器连接着右上角的另外一个选择器，其由FSOM控制，FSOM是快速关断使能信号，他可以配置是否开启这个快速关断的功能。

最后，信号输出到了SPE_OUT。

总结：

1）TIM采集三相霍尔的信号放到SPE_PAT中，根据采集的PAT信号并结合DIR调整SPE_PAT_PTR和SPE_PAT_PTR_BWD两个指针，通过CTRL_CMD选择一个指针，根据指针选择不同的SPE_OUT_PATx；

2）通过TRIG\ETRIG_SEL来选择触发SPE_OUT_PATx传输到SPE_OUT中的触发源。触发源可以是TOM的CCU trig信号，也可以是SPE_NIPD（霍尔电平变化检测器）。当然除了选择触发源外，还有一个SPE_UPD_TRIG的开关，用于开启触发功能；

3）SPE_OUT_PATx内存放了8组数据，用于选择8组SPE_OUT的信号源，分别是TOM_CH0、TOM_CH1、0和1；

4）在SPE_OUT输出前，有快速关断功能，FSOM是使能信号，FSOL是软件启动快速关断；

5）此外，SPE_REV_CTN是24bit计数器，根据DIR方向在产生SPE_NIPD时进行±1操作，SPE_REV_CMP可设置比较值，当匹配时可产生中断；

6）注意，NIP\AIP\PIP三个存放APT指令的寄存器也可用于判断抖动，比如当NIP=PIP表示了方向变化，如果再次出现即表示抖动；

4、SPE中断

SPE有以下中断，为测试方便，SPE模块有强制产生中断的模式，用于产生对应的中断。

flag	示意
SPE_NIPD	霍尔输入变化标志
SPE_DCHG	SPE的方向发生变化标志
SPE_PERR	错误或者无效的SPE标志
SPE_BIS	抖动
SPE_RCMP	SPE的计数器达到比较值