CTIMER的捕获功能——脉宽解调

stm1024 · 发表于 2021-11-10 17:05:10

LPC系列控制的CTIMER，可以作为常见的定时器，或者计数器。在作为定时器的时候，常见的应用是定时执行某项操作，例如周期性的CAN报文发送，更新显示等，也可以通过对MATCH针脚的控制，产生不同周期的PWM波形，这个在很多开发板的BSP中有示例，可参考Keil\ARM\PACK\NXP\LPCXpressoXXX_BSP\X.X.X\driver_examples\ctimer中的示例。这两个示例在各种开发板中都有，连入门级的LPC8xx都有，更不用提LPC54xx，LPC55xx的开发板了，相信大家看一下都能够懂。

不过，官方示例中并没有演示CTIMER的捕获（CAP）功能，论坛里对这个的讨论也不是太多，所以这一块儿就需要拿着用户手册好好看一下，自己摸索着比划比划。

作为计数器的时候，可以配置为两种不同的方式，通过CCR寄存器中的CMODE，可以选用计时方式，也可以选择计数方式，两者的区别是，前一种模式下，TC寄存器是根据APB脉冲增加；而后一种模式下，TC根据CAP的行为（上升沿、下降沿或者双边沿）递增，这种模式可以说是真正意义上的计数器了。
但是前一种模式也不是说用不上，通过对文档的阅读和理解，并自己动手测试，写了一个对PWM波的解调（Pulse Width Demodulation），计算PWM波的频率（周期）和占空比。

这里选用LPC51U68作为测试的板子。
先看看CAP针脚，众所周知，LPC的很多针脚都可以被配置为CTIMER的MAT或者CAP，这个时候主要是照顾开发板，看看那个针脚做了排针或者排母，方便使用，瞄了一会原理图和针脚定义，就它了：

没错，就是P1.16这个针脚，位于J1的19号位，CTIMER0也就自然而然了。而且这个针脚还真不错，可以做输出（MAT），也可以做输入（CAP）

然后是配置CTIMER0，这里直接撸寄存器：

void XDCT0_Init()
{
//enable clock
SYSCON->AHBCLKCTRLSET[1]=(1U<<26);
//Reset
SYSCON->PRESETCTRLSET[1]=(1U<<26);
SYSCON->PRESETCTRLCLR[1]=(1U<<26);
//pin config
//Enable clock of the IOCON
SYSCON->AHBCLKCTRL[0]|=(1U<<13);
//P1_16 FUNC3 as CTIMER0_CAP0 P1.16@J1_19
IOCON->PIO[1][16]=0x03|(1U<<7)|(1U<<8);
//disable clock of the IOCON when finish setting to save power
SYSCON->AHBCLKCTRLCLR[0]=(1U<<13);
//Using Timer Mode
//clear TC when CH0 Rising Edge
CTIMER0->CTCR=0x00|(1U<<4);
//R/F Edge of capture CH0, and generate INT
CTIMER0->CCR=(1U<<0)|(1U<<1)|(1U<<2);
NVIC_EnableIRQ(CTIMER0_IRQn);
}

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配置好了以后，CTIMER0会在CAP0（也就是P1.16针脚）采集到上升沿和下降沿的时候都产生中断，那我就在中断处理函数中加入处理：

void CTIMER0_IRQHandler()
{
CTIMER0->IR=(1U<<4);//clear Interrupt flag of CH0 event
GPIO_PinRead(GPIO, 1, 16)?(a=CTIMER0->CR[0]):(b=CTIMER0->CR[0]);
}

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通常，中断处理函数应该尽可能短小简介，所以这里面只干了两件事：一是清除中断标志，个人习惯是进中断就请标志，怕后面忘记了。第二件事是读CAP针脚状态，然后针脚高电平的时候把CR[0]（捕获寄存器）中的值赋值给a，针脚低电平的时候把CR中的值赋值给b。本来，我约莫着中断寄存器中应该有中断来源（上升沿或者下降沿）的标志，结果搞了一圈也没找到，后来实在没办法，测试了一下GPIO的PIN高低电平是可以读取的，所以采用了这种方式去识别到底是高电平还是低电平产生的中断。
此外，在初始化配置的时候，我配置为每个上升沿到来时，把TC中的值载入CR[0]，并清空TC寄存器，这样有两个好处：
一个是后面计算的时候方便一些，因为每次这么一清空，那么CR[0]中的值就是周期了，而不用通过这次的值去减去上次的值；
另外一个好处就是，TC也会溢出，这种溢出没有任何征兆，不会产生任何中断，所以只要我及时清空，就不会出现溢出的问题。下降沿的时候CR[0]值记录下来，这样我就知道了高电平持续的时间，所以a就是周期，b/a就是占空比。
这里a,b是两个uint32_t的全局变量，为了在这个模块中把这两个值传递出去，又写了一个函数：

void XDCT0_PDC(uint32_t* period_cnt,uint32_t* dc_cnt)
{
*period_cnt=a;
*dc_cnt=b;
}

复制代码

最后，在主函数里面，我们可以用比较慢的频率刷新解调结果：

int main()
{
float x,y;
uint32_t p,d;
BootClockPLL150M();
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000U);
XDUART0_Init();
XDCT0_Init();
XDCT0_Start();
while (1)
{
SysTick_DelayTicks(500);
memset(buffer,0x00,256);
XDCT0_PWMD(&p,&d);
x=SystemCoreClock*1.0f/p;
y=100.0f*d/p;
sprintf(buffer,"Freq=%d Hz\tDuty Cycle=%d%%\n",(uint32_t)(0.5+x),(uint32_t)(0.5+y));
XDUART0_WriteString(buffer,strlen(buffer));
}
return 0;
}