中科昊芯推高精度工業(yè)自動化數(shù)字信號處理器DSP

隨著能源需求的日益短缺，科技的日趨智能化，高精度精密控制已日趨成為人們生產生活的必然趨勢，中科昊芯順應時代要求，推出適用于高精度工業(yè)自動化運動控制的新版HXS320F28034PNT數(shù)字信號處理器DSP，芯片HRCAP模塊以數(shù)百皮秒內的典型分頻率測量外部脈沖的寬度，可更有效助力于工程師實現(xiàn)3D精密打印、超聲波聲納測距與氣體檢測、掃地機器人與數(shù)控機床等精密測量功能。

自平頭哥半導體有限公司的劍池集成開發(fā)環(huán)境（簡稱“CDK”）V2.12.1支持HXS320F28034PNT芯片調試以來，本期以HRCAP捕獲變頻PWM輸出實例對HRCAP脈沖捕獲原理展開介紹。

HXS320F28034PNTHRCAP高精度脈沖捕獲原理如下，通過控制寄存器HCCTL[HCCAPCLKSEL]選擇HRCAP時鐘，HCCAPCLK以系統(tǒng)時鐘SYSCLK或倍頻時鐘PLLCLK產生16位計數(shù)HCCOUNTER，通過校準寄存器HCCAL[HRPWMSEL]選擇HRCAP邊沿探測邏輯，運行于正常分辨率或高分辨率捕獲模式，通過HRCAPxINTn中斷觸發(fā)響應PIE執(zhí)行：當檢測到上升沿與下降沿時，通過計數(shù)捕獲產生HCCOUNTER值，并在計數(shù)器復位為0之前被捕獲到16位寄存器HCCAPCNTRISE0與HCCAPCNTFALL0，即實際低電平和高電平脈沖寬度分別為HCCAPCNTFALL0+1和HCCAPCNTRISE0+1，等待下一脈沖周期上升沿時載入上升沿與下降沿捕獲寄存器HCCAPCNTRISE1與HCCAPCNTFALL1。通過GPIOMUX配置外設引腳捕獲功能，從而輸出相應的PWM波。因此在同一時間間隔內，下降沿捕獲相比上升沿捕獲，可捕獲到的脈沖邊沿計數(shù)增加一倍，使得捕獲分辨率提高一倍。

由此設計高分辨率脈沖捕獲實例：HRCAP1與HRCAP2分別捕獲兩組向下計數(shù)與向上計數(shù)，頻率在30kHz~120kHz間變化的PWM波上升沿與下降沿，通過GPIOMUX配置HRCAP輸出引腳GPIO26與GPIO27上輸出相應的PWM波，故硬件連接為GPIO0-GPIO26、GPIO2-GPIO27，如下圖所示。

實例所采用軟硬件開發(fā)環(huán)境如下表所示：

基于以上分析，在CDK上開發(fā)HRCAP捕獲變頻PWM輸出程序，代碼包括：HRCAP與EPWM外設GPIO引腳、捕獲功能配置程序，HRCAP捕獲兩組向下計數(shù)與向上計數(shù)，頻率在30kHz~120kHz間變化的PWM波上升沿與下降沿的中斷服務程序，主程序調用執(zhí)行。

1.intmain(void)2.{3./*系統(tǒng)時鐘初始化*/4.InitSysCtrl();5.6./*LED初始化*/7.InitLED();8.9./*HRCAP與EPWM的GPIO引腳定義*/10.InitHRCapGpio();11.InitEPwm1Gpio();12.InitEPwm2Gpio();13.14./*關中斷*/15.IER=0x0000;16.IFR=0x0000;17.18./*打開中斷向量表*/19.InitPieVectTable();20.21.EALLOW;22./*中斷向量表HRCAP1_INT與HRCAP2_INT指向執(zhí)行相應的脈沖捕獲中斷服務程序*/23.PieVectTable.HRCAP1_INT=&HRCAP1_Isr;24.PieVectTable.HRCAP2_INT=&HRCAP2_Isr;25.EDIS;26.27./*HRCAP1上升沿捕獲與HRCAP2下降沿捕獲功能配置*/28.HRCAP1_Config();29.HRCAP2_Config();30.31.EALLOW;32./*禁止EPWM的時基使能，允許EPWM初始化配置寫入*/33.SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=0;34.EDIS;35.36./*EPWM的初始化配置:PWM1采用向下計數(shù)，PWM2采用向上計數(shù)*/37.ePWM1_Config(1000);38.ePWM2_Config(1000);39.40.EALLOW;41./*打開EPWM的時基使能，使EPWM的初始化配置起作用*/42.SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=1;43.EDIS;44.45./*指令周期延遲決策變量定義，用于完成捕獲EPWM波*/46.first,rise=0;47.48./*捕獲時間測定判斷變量定義*/49.HRCap1IntCount,HRCap1PassCount=0;50.HRCap2IntCount,HRCap2PassCount=0;51.52./*使能打開CPUIER的第4組中斷向量*/53.IER|=M_INT4;54.55./*使能打開PIEIER的第4組中斷向量的第七、八個向量*/56.PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx7=1;57.PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx8=1;58.59./*使能打開全局中斷*/60.EINT;61.while(1)62.{63./*判斷HRCap2與HRCap1的捕獲時間*/64.if(HRCap2PassCount>1.25*HRCap1PassCount)65.{66.GpioDataRegs.GPBTOGGLE.bit.GPIO44=1;67.DELAY_US(1000000);68.}69.else70.{71.GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO44=1;72.DELAY_US(1000000);73.}74.}75.return0;76.}

CDK上開發(fā)HRCAP捕獲變頻PWM輸出程序，其編譯結果為：

編譯通過后，就可以開始調試了，其調試結果如下：

調試后，HRCAP輸出捕獲的PWM周期變化波形如下：

為證明HRCAP的高精度脈沖捕獲有效性，本設計實例采用ECAP與HRCAP捕獲兩路向下計數(shù)、同等周期范圍變化的PWM波進行對比，同時通過設置LED1閃燈來對比ECAP與HRCAP的捕獲時間，效果如下：

從圖中可以看出，HRCAP相較于ECAP脈沖捕獲用時減少一半，故能更加精細地讀出同等變頻PWM波的輸出頻率變化，因而測量更加精準。