1、2016“”第九講：增強型脈沖捕獲模塊eCAPeCAP1 1、脈沖捕獲基本原理、脈沖捕獲基本原理2 2、F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP3 3、捕獲單元的、捕獲單元的APWMAPWM操作模式操作模式4 4、CAPCAP寄存器介紹寄存器介紹5 5、手把手教你、手把手教你-CAP-CAP捕獲信號發生器信號邊捕獲信號發生器信號邊沿沿“” “事無巨細，無非因果”，輸入對輸出有著非常重要的影響。脈沖量的輸入是在數字控制系統中最常見的一類輸入量，控制器專門設置了脈沖捕獲模塊（eCAP）來處理脈沖量，通過脈沖捕獲模塊捕獲脈沖量的上升沿與下降沿，進而可以計算脈沖的寬度和占空比，可以采用脈沖

2、信號進行相關控制。 捕獲單元模塊能夠捕獲外部輸入引腳的邏輯狀態（電平的高或低、電平翻轉時的上升沿或下降沿），并利用內部定時器對外部事件或者引腳狀態變化進行處理。典型應用如下：1.電機測速；2.測量脈沖電平寬度；3.測量一系列脈沖占空比和周期；4.電流/電壓傳感器的PWM編碼信號的解碼。脈沖捕獲基本原理脈沖捕獲基本原理圖9.1“” 控制器給每個捕獲單元模塊都分配一個捕獲引腳，在捕獲引腳上輸入待測脈沖波形，捕獲模塊會捕獲到指定捕獲的邏輯狀態，如圖9.1中的下降沿，捕獲單元記錄下定時器的時間，兩個下降沿間的時間差就是脈沖周期，同理也可以捕獲脈沖的上升沿，計算上升沿與下降沿之間的時間差就可以獲得占空比

3、，所以捕獲單元可以用于測量脈沖周期以及脈沖的寬度。在一些數字脈沖測速場合，如電機的常見測速方法之一，在電機某個固定位置通過光電傳感器發出一個脈沖，每周一個脈沖，兩個脈沖之間的時間，就是電機的轉速。在一些精確控制的場合中，一周當然不止發出一個脈沖，這取決于傳感器（光電編碼器）的選型與性能。脈沖捕獲基本原理脈沖捕獲基本原理“”F28335 F28335 增強型增強型CAPCAPF28335共有6組eCAP模塊，每個eCAP不但具有捕獲功能，而且還可用作PWM輸出功能。F28335捕獲模塊的主要特征如下：1. 150MHz系統時鐘的情況下，32位時基的時間分辨率為6.67ns；2. 4組32位的時間

4、標志寄存器；3. 4級捕獲事件序列，可以靈活配置捕獲事件邊沿極性；4. 四級觸發事件均可以產生中斷；5. 軟件配置一次捕獲可以最多得到4個捕獲時間；6. 可連續循環4級捕獲；7. 絕對時間捕獲；8. 不同模式的時間捕獲；9. 所有捕獲都發生在一個輸入引腳上；10. 如果eCAP模塊不作捕獲使用，可以配置成一個單通道輸出的PWM模式。eCAP模塊中一個捕獲通道完成一次捕獲任務，需要以下關鍵資源：1、專用捕獲輸入引腳；2、32位時基（計數器）；3、4*32位時間標簽捕獲寄存器； 4、4級序列器，與外部eCAP引腳的上升/下降沿同步；5、4個事件可獨立配置邊沿極性；6、輸入捕獲信號預定標（2-62）

5、;7、一個2位的比較寄存器，一次觸發后可以捕獲4個時間標簽事件；8、采用4級深度的循環緩沖器以進行連續捕獲；9、4個捕獲事件中任意一個都可以產生中斷。見圖9.2“”F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP圖9.2“”F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP 事件分頻（預定標） 可以對一個輸入的捕捉信號進行分頻系數為N=262的分頻，這在輸入信號頻率很高的時候非常有用。其框圖和信號波形分別如圖9.3和圖9.4所示。圖9.4圖9.3“”F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP邊沿極性選擇 四個獨立的邊沿極性選擇器，每個捕獲事件可以設置不同的邊沿極性； 每個邊沿事

6、件由MODULE4序列發生器進行事件量化 通過Mod4計數器將邊沿事件鎖存到相應的Cap寄存器中，Cap寄存器工作在下降沿。連續/單次控制2位的Mod4計數器對相應的邊沿捕獲事件遞增計數（CEVT1-CEVT4）Mod4計數器循環計數（0-1-2-3-0），直至停止工作。在單次模式下,一個2位的停止寄存器與Mod4計數器的輸出值進行比較，如果等于停止寄存器的值，Mod4計數器將不再計數，并且阻止CAP1-CAP4寄存器加載數值。 連續/單次模塊通過單次控制方式控制Mod4計數器的開始、停止和復位，這種單次控制方式由比較器的停止值觸發，可通過軟件進行強制控制。 在單次控制的時候，eCAP模塊等待

7、N（1-4）個捕捉事件發生，N的值為停止寄存器的值。一旦N值達到后，MOD4計數器和CAP寄存器的值都被凍結。如果向CAP控制寄存器ECCTL2中的單次重加載RE-ARM位寫入1后，Mod4計數器就會復位并從凍結狀態恢復作用，同時如果將CAP控制寄存器ECCTL1中CAP寄存器加載使能CAPLDEN位置1，那么CAP1-CAP4寄存器會再次加載新值。 在連續模式下，Mod4計數器持續工作（0-1-2-3-0），捕捉值在一個環形緩沖里按順序不斷的寫入CAP1-CAP4。圖9.5為連續/單次控制框圖。圖9.5“”F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP 32位計數器與相位控制 計數器為

8、事件捕獲提供時基，其時鐘信號為系統時鐘的分頻。通過軟件或硬件強制，可以用相位寄存器與其他計數器同步。在APWM模式中,這個相位寄存器在模塊之間需要相位差時很有用。在四個捕捉事件的數值加載中，可以選擇復位這個32位計數器，這點對時間偏差捕捉很有用。首先32位計數器的值被捕獲到，然后被LD1-LD4中任意一個信號復位為0。其工作原理框圖如圖9.6所示。圖9.6“” CAP1-CAP4寄存器通過32位的定時/計數器總線加載數值，當相應的捕獲事件發生時，CTR0-31值加載到相應的CAP寄存器中。 通過控制CAP控制寄存器ECCTL1CAPLDEN位可以阻止捕捉寄存器數值的加載。在單次模式下，一個停止

9、信號產生的時候（StopValue=Mod4）該位被自動清除（不加載）。 在APWM模式下CAP1與CAP2寄存器為有效的周期寄存器和比較寄存器；CAP3與CAP4寄存器相對CAP1與CAP2寄存器為獨立的影子寄存器（APRD與ACMP）。 中斷控制 捕捉事件的發生（CEVT1-CEVT4，CTROVF）或者APWM事件的發生（CTR=PRD，CTR=CMP）都將會產生中斷請求。 這些事件中的任一個事件都可以被選作中斷源（從eCAPx模塊中）連到PIE。 中斷使能寄存器（ECEINT）用于使能/屏蔽中斷源。中斷標志寄存器（ECFLG）包含中斷事件標志和全局中斷標志位（INT）。 如果相應的中斷

10、事件使能標志位為1，INT標志位為0，那么一個中斷脈沖就會告知PIE。 在其他的中斷脈沖產生之前，在中斷服務程序里必須通過中斷清除寄存器（ECCLR）清除全局中斷標志和相應的中斷事件。通過強制中斷寄存器（ECFRC）可以強制發生某個中斷事件，這個在測試的時候比較有用。 注意：CEVT1、CEVT2、CEVT3、CEVT4標志工作在捕捉模式（ECCTL2CAP/APWM=0）；CTR=PRD，CTR=CMP標志工作在APWM模式（ECCTL2CAP/APWM=1）；CNTOVF標志在兩種模式下都可工作。F28335 F28335 增強型增強型CAPCAP“”如果eCAP模塊不用作捕獲輸入，可以將

11、它用來產生一個單通道的PWM。計數器工作在計數增模式，可以提供時基能產生不同占空比的PWM。CAP1與CAP2寄存器作為主要的周期和比較寄存器，CAP3與CAP4寄存器作為周期和比較寄存器的影子寄存器，其原理框圖如圖9.7所示。捕獲單元的捕獲單元的APWMAPWM操作模式操作模式圖9.7“”時間計數器不斷與2個32位的比較寄存器比較。CAP1與CAP2用作周期與比較寄存器。與影子寄存器APRD、ACMP（CAP3、CAP4）配合形成雙緩沖機制。如果選擇立即模式，只要數據寫入影子寄存器，影子寄存器的值就會立即加載到CAP1或者CAP2寄存器；如果選擇周期加載模式，在CTR=PRD的時候，影子寄存

12、器的值就會加載到CAP1或者CAP2寄存器。寫數值到有效寄存器CAP1/2后，數值也將寫到各自相應的影子寄存器CAP3/4里。在初始化的時候，周期值與比較值必須寫到有效寄存器CAP1與CAP2，模塊會自動復制初始化數值到影子寄存器中。在之后的數據更改時，只需要使用影子寄存器就可以了。APWM產生波形如圖9.8所示。捕獲單元的捕獲單元的APWMAPWM操作模式操作模式圖9.8“”下面進行實例講解?！啊钡谝唬翰东@外部信號，可以設置為捕捉信號的上升還是下降沿，該功能一般最常用；“”第二：計算外部方波信號的周期和占空比，在這里可以分別對CAP1、CAP2、CAP3和CAP4上升沿或下降沿動作進行設置，

13、當外部信號和當前CAPx設置一致時，并將當前CTR值賦給CAPx寄存器。這樣，可以根據四個CAPx寄存器里面的值，進行捕獲的方波信號周期和占空比的計算。另外，CTR的變化模式取決于ECap6Regs.ECCTL1.bit.CTRRSTx的設置，如果為0，則動作匹配時，不復位CTR，將一直往上增加，直至溢出；如果為1，則動作匹配時，復位CTR?！啊比绻粋€程序當中，四個CAPx均用到的話，假如：CAP1：上升沿CAP2：下降沿CAP3：上升沿CAP4：下降沿“”對于輸入信號，第一上升沿時，CAP1動作，并且產生CEVT1事件（如果該事件中斷使能的話，則可以進入中斷），同時將CTR數加載到CPA

14、1中；接下來，下降沿時，CAP2動作，并且產生CEVT2事件（如果該事件中斷使能的話，則可以進入中斷），同時將CTR數加載到CAP2中；再接下來，上升沿時，CAP3動作，并且產生CEVT3事件（如果該事件中斷使能的話，則可以進入中斷），同時將CTR數加載到CAP3中；再接下來，下降沿時，CAP4動作，并且產生CEVT4事件（如果該事件中斷使能的話，則可以進入中斷），同時將CTR數加載到CAP4中；接下來在從CAP1往返動作。這時在一個循環里，可以利用四個CAPx里面的值進行周期和占空比的計算。“”如果，程序不需要計算輸入信號的周期和占空比，那么可能只要用到一個CAPx，這時就更簡單了。（如下面

15、覺得例子），這時CTR可以不運行（ECap6Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = EC_FREEZE），CAPx寄存器加載也可以禁止（ECap6Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = EC_DISABLE;）?！啊币陨?個其實均為CAP口捕獲功能，對應的I/O口為輸入。ECAP口另外一個功能是產生APWM，和上述2個有很大的差別，對應的I/O口為輸出。由于上面2個比較常用，特別是第一個，所以接下來，對設置CAP口為捕獲功能的配置進行相關說明，以Ecap為例：“”首先要設置GPIO引腳：EALLOW;GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO1 = 0

16、; / Enable pull-up on GPIO1 (CAP6)/ GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO49 = 0; / Enable pull-up on GPIO49 (CAP6)/ Inputs are synchronized to SYSCLKOUT by default./ Comment out other unwanted lines.GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO1 = 0; / Synch to SYSCLKOUT GPIO1 (CAP6)/ GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO49 = 0;

17、/ Synch to SYSCLKOUT GPIO49 (CAP6)GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO1 = 2; / Configure GPIO1 as CAP6/ GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO49 = 1; / Configure GPIO49 as CAP6EDIS;“”Ecap6的外部信號輸入引腳，可以選擇GPIO1或GPIO49?！啊逼浯?，初始化功能寄存器設置：ECap6Regs.ECEINT.all = 0 x0000; / Disable all capture interruptsECap6Regs.ECCLR.all =

18、 0 xFFFF; / Clear all CAP interrupt flagsECap6Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = EC_DISABLE; / Disable CAP1-CAP4 register loadsECap6Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = EC_FREEZE; / Make sure the counter is stopped“”/ Configure peripheral registersECap6Regs.ECCTL2.bit.CAP_APWM = EC_CAP_MODE; /CAP modeECap6Regs.ECCTL2

19、.bit.CONT_ONESHT = EC_ONESHOT; / One-shotECap6Regs.ECCTL2.bit.STOP_WRAP = EC_EVENT1; / Stop at 1 eventsECap6Regs.ECCTL1.bit.CAP1POL = EC_FALLING; / Falling edge 其中，ECap6Regs.ECCTL2.bit.REARM這位決定ECAP口能否多次捕捉，外部信號的邊沿。如果在中斷響應函數里面沒有“ECap6Regs.ECCTL2.bit.REARM = 1;”語句，則該ECAP口以后不響應信號邊沿中斷；如果為有“ECap6Regs.ECCTL2.bit.REARM = 1;”語句，則該ECAP口可以繼續響應下一次中斷?！啊盓CAP可以產生以下幾個中斷：CTR = CMPCTR = PRD - 針對APWM功能CTROVFCEVT4CEVT3CEVT2CEVT1 - ECAP口，CAPx對應的動作匹配“”最后，外部PIE和CPU中斷使能。DINT;EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected registersPieVectTable.ECA