F28335第十篇——增强型捕获模块(eCAP)
简介
F28335共有6个独立的捕获通道，如下表：
| eCAP | GPIO | 结构体变量 |
|---|---|---|
| 1 | 5/24/34 | ECap1Regs |
| 2 | 7/25/37 | ECap2Regs |
| 3 | 9/26 | ECap3Regs |
| 4 | 11/27 | ECap4Regs |
| 5 | 3/48 | ECap5Regs |
| 6 | 1/49 | ECap6Regs |
对应CMD中地址分配为：
ECAP1 : origin = 0x006A00, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 1 registers */
ECAP2 : origin = 0x006A20, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 2 registers */
ECAP3 : origin = 0x006A40, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 3 registers */
ECAP4 : origin = 0x006A60, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 4 registers */
ECAP5 : origin = 0x006A80, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 5 registers */
ECAP6 : origin = 0x006AA0, length = 0x000020 /* Enhanced Capture 6 registers */
关于CMD文件更多知识，可以参见——F28335第四篇——存储器及CMD文件
除此之外，每个捕获通道还具有以下资源：
- 32位时钟计数器
- 4个32位时钟标识寄存器(CAP1到CAP4)：这是四个寄存器，用来储存捕获事件时钟值。只是寄存器的名称命名为CAP1到CAP4，不要和捕获通道混淆。
- 可以为4个捕获事件设定独立的边沿极性。
- 配置单词捕获和连续捕获功能。
- 4个捕获事件都可以触发中断。
eCAP可以工作在两种模式：
- 捕获模式：用于获取属于信号时间属性，例如，信号周期，占空比等。
- 脉冲发生器模式(APWM)：计数器只能工作在递增模式下，产生不对称的PWM波。加上ePWM模块的12路，F28335最多可以同时产生18路PWM波。
APWM模式
在APWM模式下，CAP1到CAP4分别用作：
- CAP1：周期当前寄存器(Period active reg)
- CAP2：比较当前寄存器(Compare active reg)
- CAP3：周期映射寄存器(Period shadow reg)
- CAP4：比较映射寄存器(Compare shadow reg)
对CAP1及CAP2进行写操作，同样的内容也会被写入到CAP3和CAP4中。如果对CAP3或CAP4进行写操作，将会启动映射模式。
在初始化过程中，必须首先当前寄存器。在程序运行过程中，可以通过写入映射寄存器来修改占空比或PWM周期。
在APWM模式中，可触发两种中断事件：
- CTR=PRD：计数器的值等于周期寄存器
- CTR=CMP：计数器的值等于比较寄存器
捕获模式
捕获模式分成单次捕获和连续捕获两种模式。可以通过ECCTL2[CONT/ONESHT]寄存器来选择模式类型。
32位时钟计数器及相位控制
直接由系统时钟SYSCLKOUT驱动。相位寄存器通过软件或者硬件的方式将多个eCAP模块计数器进行同步。
CAP1到CAP4寄存器
寄存器的输入端直接与32位时钟计数器相连。当捕获事件发生时，直接将时钟计数器的值装载入对应的CAP寄存器中。通过ECCTCL1[CAPLDEN]寄存器可以开启/禁止装载功能。
预分频
通过ECCTL1[PRESCALE]控制。一般选择不分频，以提高捕获精度。
边沿设定
可以分别将4个捕获事件配置成上升沿或者下降沿。在ECCTL1寄存器中设定。
MOD4计数器
- mod4计数器(2bit位)在捕获事件触发时进行增计数。
- 在连续模式下，mod4计数模式为：0-1-2-3-0，捕获值会连续不断放入到CAP1到CAP4寄存器中。
- 在单次模式下，mod4计数模式默认为由1到3停止。即共发生4次捕获，分别存入CAP1到CAP4寄存器中。可以通过ECCTL2[STOP_WRAP]寄存器来修改捕获的次数。
中断控制
eCAP模块共可以产生7种中断事件：
- CEVT1：CAP1发生捕获事件
- CETV2：CAP2发生捕获事件
- CETV3：CAP3发生捕获事件
- CETV4：CAP4发生捕获事件
- CNTOVF：计数器溢出事件
- CTR=PRD：计数器的值等于周期寄存器
- CTR=CMP：计数器的值等于比较计数器
其中，前5种工作在捕获模块，后2种工作在APWM模块。
寄存器
所有相关寄存器
struct ECAP_REGS
{
Uint32 TSCTR; // 时钟计数器：可读写，默认值0
Uint32 CTRPHS; //计数器相位寄存器：可读写，默认值0
Uint32 CAP1; // 捕获寄存器1：可读写，默认值0
Uint32 CAP2; // 捕获寄存器2：可读写，默认值0
Uint32 CAP3; // 捕获寄存器3：可读写，默认值0
Uint32 CAP4; // 捕获寄存器4：可读写，默认值0
Uint16 rsvd1[8]; // reserved
union ECCTL1_REG ECCTL1; // 捕获控制寄存器1
union ECCTL2_REG ECCTL2; // 捕获控制寄存器2
union ECEINT_REG ECEINT; // ECAP中断使能寄存器
union ECFLG_REG ECFLG; // ECAP中断标志寄存器
union ECFLG_REG ECCLR; // ECAP中断标志清除寄存器
union ECEINT_REG ECFRC; // ECAP中断强制寄存器(测试)
Uint16 rsvd2[6]; // reserved
};
ECCTL1
struct ECCTL1_BITS
{
Uint16 CAP1POL:1; // 0[R/W-0] 捕获事件1触发极性选择。0：上升沿触发，1：下降沿触发
Uint16 CTRRST1:1; // 1[R/W-0] 捕获事件1计数器复位控制。0：捕获发生不复位计数器(绝对时间模式)，1：捕获发生复位计数器(相对时间模式)
Uint16 CAP2POL:1; // 2[R/W-0] 捕获事件2触发极性选择
Uint16 CTRRST2:1; // 3[R/W-0] 捕获事件2计数器复位控制
Uint16 CAP3POL:1; // 4[R/W-0] 捕获事件3触发极性选择
Uint16 CTRRST3:1; // 5[R/W-0] 捕获事件3计数器复位控制
Uint16 CAP4POL:1; // 6[R/W-0] 捕获事件4触发极性选择
Uint16 CTRRST4:1; // 7[R/W-0] 捕获事件4计数器复位控制
Uint16 CAPLDEN:1; // 8[R/W-0] 控制捕获事件发生时是否装载CAP1-CAP4。0：禁止装载，1：使能装载
Uint16 PRESCALE:5; // 13:9[R/W-0] 事件预分频控制位。0：不分频，0000-1111(k)：2k分频
/*
* 仿真控制位。
* 00：仿真挂起时，TSCTR立即停止
* 01：仿真挂起时，TSCTR计数到0停止
* 1x：TSCTR不受影响
*/
Uint16 FREE_SOFT:2; //15:14[R/W-0]
};
ECCTL2
struct ECCTL2_BITS
{
Uint16 CONT_ONESHT:1; // 0[RW-0] 连续/单次捕获模式。0：连续模式，1：单次模式
/*
*00-11(k)：
* 在单次模式下，捕获k+1次后停止。
* 在连续模式下，捕获k+1次后，mod4计数器归0。
* 总结：mod4计数器的最大值。即只使用到CAP(K+1)寄存器
*/
Uint16 STOP_WRAP:2; // 2:1[RW-11] 单次模式下停止值。
Uint16 REARM:1; // 3[RW-0] 重新装载控制位。0：无反应，1：将mod4复位到0，解冻mod4计数器，重新捕获
Uint16 TSCTRSTOP:1; // 4[RW-0] 时钟计数器使能。0：计数器停止；1：计数器继续计数
Uint16 SYNCI_EN:1; // 5[RW-0] 时钟计数器同步使能。0：禁止同步功能；1：使能同步功能
Uint16 SYNCO_SEL:2; // 7:6[RW-00] 同步输出使能。00：将SYNC_IN作为同步输出SYNC_OUT。
//01：CTR=PRD作为同步输出SYNC_OUT。1x：禁止同步输出
Uint16 SWSYNC:1; // 8[RW-0] 软件强制同步。0：无反应；1：产生一次强制同步信号
Uint16 CAP_APWM:1; // 9[RW-0] 工作模式选择。0：工作在铺货模式。1：工作在APWM模式。
Uint16 APWMPOL:1; // 10[RW-0] APWM输出极性选择。0：高电平有效。1：低电平有效
Uint16 rsvd1:5; // 15:11[R-0] 保留
};
ECINT
寄存器中除了保留位，所有都是可读写。0：禁止对应中断，1：使能对应中断。
struct ECEINT_BITS { // bits description
Uint16 rsvd1:1; // 0 reserved
Uint16 CEVT1:1; // 1 Capture Event 1 Interrupt Enable
Uint16 CEVT2:1; // 2 Capture Event 2 Interrupt Enable
Uint16 CEVT3:1; // 3 Capture Event 3 Interrupt Enable
Uint16 CEVT4:1; // 4 Capture Event 4 Interrupt Enable
Uint16 CTROVF:1; // 5 Counter Overflow Interrupt Enable
Uint16 CTR_EQ_PRD:1; // 6 Period Equal Interrupt Enable
Uint16 CTR_EQ_CMP:1; // 7 Compare Equal Interrupt Enable
Uint16 rsvd2:8; // 15:8 reserved
};
ECFLG
中断标志位。所有位都是只读的。0：无中断发生；1：有中断发生。
struct ECFLG_BITS { // bits description
Uint16 INT:1; // 0 Global Flag
Uint16 CEVT1:1; // 1 Capture Event 1 Interrupt Flag
Uint16 CEVT2:1; // 2 Capture Event 2 Interrupt Flag
Uint16 CEVT3:1; // 3 Capture Event 3 Interrupt Flag
Uint16 CEVT4:1; // 4 Capture Event 4 Interrupt Flag
Uint16 CTROVF:1; // 5 Counter Overflow Interrupt Flag
Uint16 CTR_EQ_PRD:1; // 6 Period Equal Interrupt Flag
Uint16 CTR_EQ_CMP:1; // 7 Compare Equal Interrupt Flag
Uint16 rsvd2:8; // 15:8 reserved
};
ECCLR
中断标志清除位。除了保留位，都是可读写。默认值为0。0：无反应，读取始终返回0；1：清除响应的中断标志位。寄存器位定义和ECFLG完全相同。
例程
功能
将eCAP1配置为APWM模式。输出PWM的频率为15K Hz，占空比为30%，并通过GPIO5输出。
将eCAP2配置为捕获模式。其中，CAP1和CAP3寄存器配置为上升沿捕获，CAP2和CAP4寄存器配置为下降沿捕获。使用绝对时间模式。使用GPIO25做为输入。
将GPIO5和GPIO25短接。通过eCAP2捕获eCAP1发出PWM波，获得每个PWM周期内的高电平与低电平时间。
源代码
主程序
/*
* main.c
*
* 主程序实现两种功能：
* 1.利用CAP模块发出PWM
* 2.利用CAP捕捉到PWM
*/
int main(void)
{
//1.系统初始化
InitSysCtrl();
//2.中断
//2.1关闭中断
DINT;
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;
InitPieCtrl();
InitPieVectTable();
//2.2开CAP2中断
EALLOW;
PieVectTable.ECAP2_INT = &IsrEcap2; //写入中断服务函数
EDIS;
PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE = 1; //使能PIE向量表
PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx2 = 1; //打开第四组第二个中断
IER |= M_INT4; //打开CPUj级第四组中断
EINT;//打开全局中断
//3.初始化GPIO
InitECap1Gpio(); //用于生成PWM波
InitECap2Gpio(); //用于捕捉PWM
//4.自定义功能
InitECap();
while (1);
}
GPIO初始化
void InitECap1Gpio(void)
{
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO5 = 0; //上拉电阻使能
GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO5 = 0; //系统时钟同步输入
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO5 = 3; //功能选择为eCAP1
EDIS;
}
void InitECap2Gpio(void)
{
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO25 = 0; // 上拉电阻使能
GpioCtrlRegs.GPAQSEL2.bit.GPIO25 = 0; //系统时钟同步输入
GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO25 = 1; // 功能选择为eCAP2
EDIS;
}
eCAP功能初始化
void InitECap(void)
{
/*CAP1配置输出PWM波*/
ECap1Regs.ECCTL2.bit.CAP_APWM = 1; //工作在APWM模式
ECap1Regs.ECCTL2.bit.APWMPOL = 0; //高电平有效(比较值决定高电平的时间，先高后低)
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCI_EN = 0; //禁止同步功能
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = 2; //禁止同步输出
ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 1; //使能计数器开始计数
ECap1Regs.TSCTR = 0; //时钟清零
//设置周期和占空比
ECap1Regs.CAP1 = 10000; //PWM周期为10K个时钟周期
ECap1Regs.CAP2 = 3000; //设置占空比
/*CAP2配置计数PWM波*/
ECap2Regs.TSCTR = 0; //时钟清零
ECap2Regs.ECCTL1.bit.PRESCALE = 0; //计时器使用系统时钟，不分频
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = 1; //使能捕获装载CAP
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CTRRST1 = 0; //绝对时间试
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CTRRST2 = 0; //绝对时间试
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CTRRST3 = 0; //绝对时间试
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CTRRST4 = 0; //绝对时间试
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CAP1POL = 0; //上升沿触发捕获
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CAP2POL = 1; //下降沿触发捕获
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CAP3POL = 0; //上升沿触发捕获
ECap2Regs.ECCTL1.bit.CAP4POL = 1; //下降沿触发捕获
ECap2Regs.ECCTL2.bit.CAP_APWM = 0; //工作在捕获模式
ECap2Regs.ECCTL2.bit.SYNCI_EN = 0; //禁止同步功能
ECap2Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = 2; //禁止同步输出信号
ECap2Regs.ECCTL2.bit.CONT_ONESHT = 0; //工作在连续模式下
ECap2Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 1; //计数器开始计数
//中断控制
ECap2Regs.ECEINT.all = 0x10; //只打开CEVT4中断
}
中断服务程序
Uint32 t1, t2, t3, t4;
long T1, T2, T3, T4;
interrupt void IsrEcap2()
{
PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK4 = 1; //第四组已经响应中断
ECap2Regs.ECCLR.all = 0xFFFF; //将所有中断清除
t1 = ECap2Regs.CAP1;
T4 = t1 - t4;//上一次的第二个低电平时间
t2 = ECap2Regs.CAP2;
t3 = ECap2Regs.CAP3;
t4 = ECap2Regs.CAP4;
T1 = t2 - t1;//本次第一个高电平时间
T2 = t3 - t2;//本次第二个低电平时间
T3 = t4 - t3;//本次第二个高电平时间
}
结果
注意
关于APWM配置时候，TI官方文档有一处有问题。我花了一整天才找到问题所在，所以才下了决心写这篇博客。
其中，配置程序中，先设置PWM的周期时间，再配置其他寄存器是错误的。
//错误写法
//=======================
// ECAP module 1 config
//先配置PWM周期
ECap1Regs.CAP1 = 0x1000; // Set period value
ECap1Regs.CTRPHS = 0x0; // make phase zero
//配置其他寄存器
ECap1Regs.ECCTL2.bit.CAP_APWM = EC_APWM_MODE;
ECap1Regs.ECCTL2.bit.APWMPOL = EC_ACTV_HI; // Active high
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCI_EN = EC_DISABLE; // Synch not used
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = EC_SYNCO_DIS; // Synch not used
ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = EC_RUN; // Allow TSCTR to run
正确的写法，应该是eCAP功能初始化中的设定方式。摘取如下：
/*CAP1配置输出PWM波*/
ECap1Regs.ECCTL2.bit.CAP_APWM = 1; //工作在APWM模式
ECap1Regs.ECCTL2.bit.APWMPOL = 0; //高电平有效(比较值决定高电平的时间，先高后低)
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCI_EN = 0; //禁止同步功能
ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = 2; //禁止同步输出
ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 1; //使能计数器开始计数
ECap1Regs.TSCTR = 0; //时钟清零
//设置PWM周期和占空比
ECap1Regs.CAP1 = 10000; //PWM周期为10K个时钟周期
ECap1Regs.CAP2 = 3000; //设置占空比