2. ADC采样与电机电流检测

任务目标

在C2000 DSP（以TMS320F28379D为例）上配置ADC模块，实现与PWM定时器同步的电机相电流采样，并对采样结果进行软件滤波，为后续电流环控制提供稳定的电流反馈值。

硬件与依赖

硬件：TMS320F28379D LaunchPad或最小系统板，电机驱动板（电流采样电阻+运放电路），直流电机或BLDC电机。
电流采样信号接入ADCINA0（对应相电流U相）与ADCINA1（对应相电流V相），电压范围0~3.3V（需经运放偏置到合适范围）。
开发环境：CCS 12.x + C2000Ware（含driverlib库）。

实现原理

电机相电流采样需与PWM载波同步，在PWM计数归零或周期匹配时刻触发ADC转换，避免开关噪声干扰。本案例使用EPWM1作为时基，在时基周期事件触发ADC转换，采样两路相电流，并采用一阶低通滤波（IIR）对原始采样值进行平滑处理。

关键完整代码

#include "driverlib.h"
#include "device.h"

#define ADC_SAMPLE_NUM  8       // 每次转换序列长度
#define FILTER_ALPHA    0.2f    // 滤波系数（0~1，越小越平滑）

volatile uint16_t adcRaw_U[ADC_SAMPLE_NUM];
volatile uint16_t adcRaw_V[ADC_SAMPLE_NUM];
volatile uint16_t adcIndex = 0;
volatile float currentU_Filtered = 0.0f;
volatile float currentV_Filtered = 0.0f;

// 电流换算系数：假设运放输出0~3.3V对应电流-10A~+10A
#define CURRENT_SCALE   (20.0f / 3.3f)
#define CURRENT_OFFSET  (-10.0f)

void initADC(void)
{
    // 初始化ADC-A，采用12位模式，信号源为SOC触发
    ADC_setMode(ADCA_BASE, ADC_RESOLUTION_12BIT, ADC_MODE_SINGLE_ENDED);
    ADC_setInterruptPulse(ADCA_BASE, ADC_IRQ_END_OF_CONVERSION);
    ADC_enableConverter(ADCA_BASE);
    DEVICE_DELAY_US(1000);

    // 配置SOC0~SOC1：分别采样ADCINA0和ADCINA1
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER0, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN0);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER1, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN1);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER2, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN0);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER3, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN1);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER4, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN0);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER5, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN1);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER6, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN0);
    ADC_setSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER7, ADC_TRIGGER_EPWM1_SOCA, ADC_CH_ADCIN1);

    // 设置采样窗口
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER0, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER1, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER2, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER3, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER4, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER5, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER6, ADC_ACQPS_15);
    ADC_setInterruptSOCConfig(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER7, ADC_ACQPS_15);

    // 使能ADC中断（每次转换序列完成后触发）
    ADC_enableInterrupt(ADCA_BASE, ADC_INT_NUMBER1);
    ADC_clearInterruptStatus(ADCA_BASE, ADC_INT_NUMBER1);
    ADC_setInterruptSource(ADCA_BASE, ADC_INT_NUMBER1, ADC_SOC_NUMBER7);
    Interrupt_enable(INT_ADCA1);
}

__interrupt void adca1ISR(void)
{
    uint16_t i;
    uint32_t sumU = 0, sumV = 0;

    // 读取本次转换序列的8个结果（4次U相 + 4次V相）
    for(i = 0; i < ADC_SAMPLE_NUM; i++)
    {
        adcRaw_U[i] = ADC_readResult(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER0 + i*2);
        adcRaw_V[i] = ADC_readResult(ADCA_BASE, ADC_SOC_NUMBER1 + i*2);
        sumU += adcRaw_U[i];
        sumV += adcRaw_V[i];
    }

    // 先求平均，再做一阶低通滤波
    float avgU = (float)sumU / (ADC_SAMPLE_NUM/2);
    float avgV = (float)sumV / (ADC_SAMPLE_NUM/2);

    currentU_Filtered = FILTER_ALPHA * (avgU * CURRENT_SCALE + CURRENT_OFFSET) +
                        (1.0f - FILTER_ALPHA) * currentU_Filtered;
    currentV_Filtered = FILTER_ALPHA * (avgV * CURRENT_SCALE + CURRENT_OFFSET) +
                        (1.0f - FILTER_ALPHA) * currentV_Filtered;

    ADC_clearInterruptStatus(ADCA_BASE, ADC_INT_NUMBER1);
    Interrupt_clearACKGroup(INTERRUPT_ACK_GROUP1);
}

void initEPWM1_ForADC(void)
{
    // 配置EPWM1为ADC触发源，频率20kHz（时基80MHz / 4000）
    SysCtl_setClock(SYSCTL_OSCSRC_XTAL);
    DEVICE_DELAY_US(100);

    EPWM_setClockPrescaler(EPWM1_BASE, EPWM_CLOCK_DIVIDER_1, EPWM_HSCLOCK_DIVIDER_1);
    EPWM_setTimeBasePeriod(EPWM1_BASE, 4000);
    EPWM_setTimeBaseCounterMode(EPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_MODE_UP_DOWN);
    EPWM_setTimeBaseCounter(EPWM1_BASE, 0);

    // 在时基周期事件（PRD）触发ADC SOC
    EPWM_enableADCTrigger(EPWM1_BASE, EPWM_SOC_A);
    EPWM_setADCTriggerSource(EPWM1_BASE, EPWM_SOC_A, EPWM_SOC_TBPRD);
    EPWM_setADCTriggerEventPrescale(EPWM1_BASE, EPWM_SOC_A, 1);
}

void main(void)
{
    // 初始化设备与GPIO
    Device_init();
    Interrupt_initModule();
    Interrupt_initVectorTable();

    // 注册ADC中断服务函数
    Interrupt_register(INT_ADCA1, &adca1ISR);

    // 初始化外设
    initEPWM1_ForADC();
    initADC();

    // 使能全局中断
    EINT;

    while(1)
    {
        // 主循环可读取 currentU_Filtered / currentV_Filtered 用于电流环
        DEVICE_DELAY_US(100);
    }
}

运行与验证

在CCS中新建工程，将上述代码保存为main.c，包含C2000Ware的driverlib库路径。
编译并烧录至F28379D。
使用信号发生器在ADCINA0引脚输入1.65V直流（对应0A电流），在ADCINA1输入2.475V（对应+5A）。
在CCS的Expressions窗口中添加全局变量currentU_Filtered和currentV_Filtered。
全速运行，观察变量值：currentU_Filtered应稳定在0A附近（±0.3A），currentV_Filtered应稳定在5A附近（±0.3A）。

通过条件：滤波后电流值与输入信号换算值误差小于±0.5A，且变量波动幅度明显小于未滤波的原始ADC值（可在中断中临时对比adcRaw_U的跳动范围）。

关键说明

ADC触发与PWM同步是电机电流采样的核心，确保每次采样发生在PWM载波谷底（或峰值），避开开关噪声。
滤波系数FILTER_ALPHA需根据PWM频率和电流环带宽调整：20kHz采样率下，0.2对应约660Hz截止频率，适用于常规电机控制。
若使用其他C2000型号，仅需修改ADC基址（如ADCB_BASE）和中断号，逻辑不变。

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