第九讲 增强型脉冲捕获模块eCAP 《手把手教你学DSP——基于TMS320F28335》配套视频资料 南京研旭电气科技有限公司

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1 第九讲 增强型脉冲捕获模块eCAP 《手把手教你学DSP——基于TMS320F28335》配套视频资料 南京研旭电气科技有限公司
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2 本课程是依照南京研旭电气科技有限公司推出的TMS320F28335至尊板来进行详细讲解的，如果在学习过程中遇到任何疑问欢迎与我们进行联系沟通。

3 本教程是依照南京研旭电气科技有限公司推出的TMS320F28335至尊板来进行详细讲解的。本书详细地阐述了TMS320F28335 DSP处理器内部各功能模块的硬件结构、工作原理、资源分配、功能特点以及应用等内容，同时每个模块都配了实验教程，方便学生掌握提高。 本书配套资料包括：书中所有实例例程、烧写软件工具、配套PPT、配套视频以及常用的调试工具软件，读者可以在研旭电气提供的交流论坛（ 网站免费获取。 本书可作为DSP开发应用的入门级教材，也可作为其他层次DSP开发应用人员的参考手册。

4 第九讲：增强型脉冲捕获模块eCAP 1、脉冲捕获基本原理 2、F28335 增强型CAP 3、捕获单元的APWM操作模式

5 脉冲捕获基本原理 “事无巨细，无非因果”，输入对输出有着非常重要的影响。脉冲量的输入是在数字控制系统中最常见的一类输入量，控制器专门设置了脉冲捕获模块（eCAP）来处理脉冲量，通过脉冲捕获模块捕获脉冲量的上升沿与下降沿，进而可以计算脉冲的宽度和占空比，可以采用脉冲信号进行相关控制。 捕获单元模块能够捕获外部输入引脚的逻辑状态（电平的高或低、电平翻转时的上升沿或下降沿），并利用内部定时器对外部事件或者引脚状态变化进行处理。典型应用如下： 1.电机测速； 2.测量脉冲电平宽度； 3.测量一系列脉冲占空比和周期； 4.电流/电压传感器的PWM编码信号的解码。 图9.1

6 脉冲捕获基本原理 控制器给每个捕获单元模块都分配一个捕获引脚，在捕获引脚上输入待测脉冲波形，捕获模块会捕获到指定捕获的逻辑状态，如图9.1中的下降沿，捕获单元记录下定时器的时间，两个下降沿间的时间差就是脉冲周期，同理也可以捕获脉冲的上升沿，计算上升沿与下降沿之间的时间差就可以获得占空比，所以捕获单元可以用于测量脉冲周期以及脉冲的宽度。在一些数字脉冲测速场合，如电机的常见测速方法之一，在电机某个固定位置通过光电传感器发出一个脉冲，每周一个脉冲，两个脉冲之间的时间，就是电机的转速。在一些精确控制的场合中，一周当然不止发出一个脉冲，这取决于传感器（光电编码器）的选型与性能。

7 第九讲：增强型脉冲捕获模块eCAP 1、脉冲捕获基本原理 2、F28335 增强型CAP 3、捕获单元的APWM操作模式

8 F28335 增强型CAP F28335共有6组eCAP模块，每个eCAP不但具有捕获功能，而且还可用作PWM输出功能。F28335捕获模块的主要特征如下： 1. 150MHz系统时钟的情况下，32位时基的时间分辨率为6.67ns； 2. 4组32位的时间标志寄存器； 3. 4级捕获事件序列，可以灵活配置捕获事件边沿极性； 4. 四级触发事件均可以产生中断； 5. 软件配置一次捕获可以最多得到4个捕获时间； 6. 可连续循环4级捕获； 7. 绝对时间捕获； 8. 不同模式的时间捕获； 9. 所有捕获都发生在一个输入引脚上； 10. 如果eCAP模块不作捕获使用，可以配置成一个单通道输出的PWM模式。 eCAP模块中一个捕获通道完成一次捕获任务，需要以下关键资源： 1、专用捕获输入引脚； 2、32位时基（计数器）； 3、4*32位时间标签捕获寄存器； 4、4级序列器，与外部eCAP引脚的上升/下降沿同步； 5、4个事件可独立配置边沿极性； 6、输入捕获信号预定标（2-62）; 7、一个2位的比较寄存器，一次触发后可以捕获4个时间标签事件； 8、采用4级深度的循环缓冲器以进行连续捕获； 9、4个捕获事件中任意一个都可以产生中断。 见图9.2

9 F28335 增强型CAP 图9.2

10 F28335 增强型CAP 事件分频（预定标） 可以对一个输入的捕捉信号进行分频系数为N=2~62的分频，这在输入信号频率很高的时候非常有用。其框图和信号波形分别如图9.3和图9.4所示。 图9.3 图9.4

11 F28335 增强型CAP 边沿极性选择 连续/单次控制 Ø 四个独立的边沿极性选择器，每个捕获事件可以设置不同的边沿极性；
Ø 每个边沿事件由MODULE4序列发生器进行事件量化 Ø 通过Mod4计数器将边沿事件锁存到相应的Cap寄存器中，Cap寄存器工作在下降沿。 连续/单次控制 2位的Mod4计数器对相应的边沿捕获事件递增计数（CEVT1-CEVT4） Mod4计数器循环计数（0->1->2->3->0），直至停止工作。 在单次模式下,一个2位的停止寄存器与Mod4计数器的输出值进行比较，如果等于停止寄存器的值，Mod4计数器将不再计数，并且阻止CAP1-CAP4寄存器加载数值。 连续/单次模块通过单次控制方式控制Mod4计数器的开始、停止和复位，这种单次控制方式由比较器的停止值触发，可通过软件进行强制控制。 在单次控制的时候，eCAP模块等待N（1-4）个捕捉事件发生，N的值为停止寄存器的值。一旦N值达到后，MOD4计数器和CAP寄存器的值都被冻结。如果向CAP控制寄存器ECCTL2中的单次重加载RE-ARM位写入1后，Mod4计数器就会复位并从冻结状态恢复作用，同时如果将CAP控制寄存器ECCTL1中CAP寄存器加载使能CAPLDEN位置1，那么CAP1-CAP4寄存器会再次加载新值。 在连续模式下，Mod4计数器持续工作（0->1->2->3->0），捕捉值在一个环形缓冲里按顺序不断的写入CAP1-CAP4。图9.5为连续/单次控制框图。 图9.5

12 F28335 增强型CAP 32位计数器与相位控制 计数器为事件捕获提供时基，其时钟信号为系统时钟的分频。通过软件或硬件强制，可以用相位寄存器与其他计数器同步。在APWM模式中,这个相位寄存器在模块之间需要相位差时很有用。在四个捕捉事件的数值加载中，可以选择复位这个32位计数器，这点对时间偏差捕捉很有用。首先32位计数器的值被捕获到，然后被LD1-LD4中任意一个信号复位为0。其工作原理框图如图9.6所示。 图9.6

13 F28335 增强型CAP CAP1-CAP4寄存器通过32位的定时/计数器总线加载数值，当相应的捕获事件发生时，CTR[0-31]值加载到相应的CAP寄存器中。 通过控制CAP控制寄存器ECCTL1[CAPLDEN]位可以阻止捕捉寄存器数值的加载。在单次模式下，一个停止信号产生的时候（StopValue=Mod4）该位被自动清除（不加载）。 在APWM模式下CAP1与CAP2寄存器为有效的周期寄存器和比较寄存器；CAP3与CAP4寄存器相对CAP1与CAP2寄存器为独立的影子寄存器（APRD与ACMP）。 中断控制 捕捉事件的发生（CEVT1-CEVT4，CTROVF）或者APWM事件的发生（CTR=PRD，CTR=CMP）都将会产生中断请求。 这些事件中的任一个事件都可以被选作中断源（从eCAPx模块中）连到PIE。 中断使能寄存器（ECEINT）用于使能/屏蔽中断源。中断标志寄存器（ECFLG）包含中断事件标志和全局中断标志位（INT）。 如果相应的中断事件使能标志位为1，INT标志位为0，那么一个中断脉冲就会告知PIE。 在其他的中断脉冲产生之前，在中断服务程序里必须通过中断清除寄存器（ECCLR）清除全局中断标志和相应的中断事件。通过强制中断寄存器（ECFRC）可以强制发生某个中断事件，这个在测试的时候比较有用。 注意：CEVT1、CEVT2、CEVT3、CEVT4标志工作在捕捉模式（ECCTL2[CAP/APWM]==0）；CTR=PRD，CTR=CMP标志工作在APWM模式（ECCTL2[CAP/APWM]==1）；CNTOVF标志在两种模式下都可工作。

14 第九讲：增强型脉冲捕获模块eCAP 1、脉冲捕获基本原理 2、F28335 增强型CAP 3、捕获单元的APWM操作模式

15 捕获单元的APWM操作模式 如果eCAP模块不用作捕获输入，可以将它用来产生一个单通道的PWM。计数器工作在计数增模式，可以提供时基能产生不同占空比的PWM。CAP1与CAP2寄存器作为主要的周期和比较寄存器，CAP3与CAP4寄存器作为周期和比较寄存器的影子寄存器，其原理框图如图9.7所示。 图9.7

16 捕获单元的APWM操作模式 时间计数器不断与2个32位的比较寄存器比较。 CAP1与CAP2用作周期与比较寄存器。
与影子寄存器APRD、ACMP（CAP3、CAP4）配合形成双缓冲机制。如果选择立即模式，只要数据写入影子寄存器，影子寄存器的值就会立即加载到CAP1或者CAP2寄存器；如果选择周期加载模式，在CTR=PRD的时候，影子寄存器的值就会加载到CAP1或者CAP2寄存器。 写数值到有效寄存器CAP1/2后，数值也将写到各自相应的影子寄存器CAP3/4里。 在初始化的时候，周期值与比较值必须写到有效寄存器CAP1与CAP2，模块会自动复制初始化数值到影子寄存器中。在之后的数据更改时，只需要使用影子寄存器就可以了。 APWM产生波形如图9.8所示。 图9.8

17 第九讲：增强型脉冲捕获模块eCAP 1、脉冲捕获基本原理 2、F28335 增强型CAP 3、捕获单元的APWM操作模式

18 CAP寄存器介绍 结合书籍讲CAP寄存器

19 第九讲：增强型脉冲捕获模块eCAP 1、脉冲捕获基本原理 2、F28335 增强型CAP 3、捕获单元的APWM操作模式

20 手把手教你-CAP捕获信号发生器信号边沿

21 本讲到此结束 感谢大家的收看 学习、使用中如遇任何问题，可与我们联系 嵌嵌论坛：http://www.armdsp.net
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22 谢谢