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。

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述
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

本文链接：https://blog.csdn.net/qq_17525633/article/details/103105049

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