芯经验丨平头哥助力中科昊芯HX2000系列芯片之HRCAP高精度脉冲捕获

随着能源需求的日益短缺，科技的日趋智能化，高精度精密控制已日趋成为人们生产生活的必然趋势，中科昊芯顺应时代要求，推出适用于高精度工业自动化运动控制的新版HXS320F28034PNT数字信号处理器DSP，芯片HRCAP模块以数百皮秒内的典型分频率测量外部脉冲的宽度，可更有效助力于工程师实现3D精密打印、超声波声纳测距与气体检测、扫地机器人与数控机床等精密测量功能。

自平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“CDK”）V2.12.1支持HXS320F28034PNT芯片调试以来，本期以HRCAP捕获变频PWM输出实例对HRCAP脉冲捕获原理展开介绍。

HXS320F28034PNTHRCAP高精度脉冲捕获原理如下，通过控制寄存器HCCTL[HCCAPCLKSEL]选择HRCAP时钟，HCCAPCLK以系统时钟SYSCLK或倍频时钟PLLCLK产生16位计数HCCOUNTER，通过校准寄存器HCCAL[HRPWMSEL]选择HRCAP边沿探测逻辑，运行于正常分辨率或高分辨率捕获模式，通过HRCAPxINTn中断触发响应PIE执行：当检测到上升沿与下降沿时，通过计数捕获产生HCCOUNTER值，并在计数器复位为0之前被捕获到16位寄存器HCCAPCNTRISE0与HCCAPCNTFALL0，即实际低电平和高电平脉冲宽度分别为HCCAPCNTFALL0+1和HCCAPCNTRISE0+1，等待下一脉冲周期上升沿时载入上升沿与下降沿捕获寄存器HCCAPCNTRISE1与HCCAPCNTFALL1。通过GPIOMUX配置外设引脚捕获功能，从而输出相应的PWM波。因此在同一时间间隔内，下降沿捕获相比上升沿捕获，可捕获到的脉冲边沿计数增加一倍，使得捕获分辨率提高一倍。

由此设计高分辨率脉冲捕获实例：HRCAP1与HRCAP2分别捕获两组向下计数与向上计数，频率在30kHz~120kHz间变化的PWM波上升沿与下降沿，通过GPIOMUX配置HRCAP输出引脚GPIO26与GPIO27上输出相应的PWM波，故硬件连接为GPIO0-GPIO26、GPIO2-GPIO27，如下图所示。

实例所采用软硬件开发环境如下表所示：

基于以上分析，在CDK上开发HRCAP捕获变频PWM输出程序，代码包括：HRCAP与EPWM外设GPIO引脚、捕获功能配置程序，HRCAP捕获两组向下计数与向上计数，频率在30kHz~120kHz间变化的PWM波上升沿与下降沿的中断服务程序，主程序调用执行。

1.intmain(void)

2.{

3./*系统时钟初始化*/

4.InitSysCtrl();

5.

6./*LED初始化*/

7.InitLED();

8.

9./*HRCAP与EPWM的GPIO引脚定义*/

10.InitHRCapGpio();

11.InitEPwm1Gpio();

12.InitEPwm2Gpio();

13.

14./*关中断*/

15.IER=0x0000;

16.IFR=0x0000;

17.

18./*打开中断向量表*/

19.InitPieVectTable();

20.

21.EALLOW;

22./*中断向量表HRCAP1_INT与HRCAP2_INT指向执行相应的脉冲捕获中断服务程序*/

23.PieVectTable.HRCAP1_INT=&HRCAP1_Isr;

24.PieVectTable.HRCAP2_INT=&HRCAP2_Isr;

25.EDIS;

26.

27./*HRCAP1上升沿捕获与HRCAP2下降沿捕获功能配置*/

28.HRCAP1_Config();

29.HRCAP2_Config();

30.

31.EALLOW;

32./*禁止EPWM的时基使能，允许EPWM初始化配置写入*/

33.SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=0;

34.EDIS;

35.

36./*EPWM的初始化配置:PWM1采用向下计数，PWM2采用向上计数*/

37.ePWM1_Config(1000);

38.ePWM2_Config(1000);

39.

40.EALLOW;

41./*打开EPWM的时基使能，使EPWM的初始化配置起作用*/

42.SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.TBCLKSYNC=1;

43.EDIS;

44.

45./*指令周期延迟决策变量定义，用于完成捕获EPWM波*/

46.first,rise=0;

47.

48./*捕获时间测定判断变量定义*/

49.HRCap1IntCount,HRCap1PassCount=0;

50.HRCap2IntCount,HRCap2PassCount=0;

51.

52./*使能打开CPUIER的第4组中断向量*/

53.IER|=M_INT4;

54.

55./*使能打开PIEIER的第4组中断向量的第七、八个向量*/

56.PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx7=1;

57.PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx8=1;

58.

59./*使能打开全局中断*/

60.EINT;

61.while(1)

62.{

63./*判断HRCap2与HRCap1的捕获时间*/

64.if(HRCap2PassCount>1.25*HRCap1PassCount)

65.{

66.GpioDataRegs.GPBTOGGLE.bit.GPIO44=1;

67.DELAY_US(1000000);

68.}

69.else

70.{

71.GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO44=1;

72.DELAY_US(1000000);

73.}

74.}

75.return0;

76.}

‍

CDK上开发HRCAP捕获变频PWM输出程序，其编译结果为：

编译通过后，就可以开始调试了，其调试结果如下：

调试后，HRCAP输出捕获的PWM周期变化波形如下：‍

为证明HRCAP的高精度脉冲捕获有效性，本设计实例采用ECAP与HRCAP捕获两路向下计数、同等周期范围变化的PWM波进行对比，同时通过设置LED1闪灯来对比ECAP与HRCAP的捕获时间，效果如下：

从图中可以看出，HRCAP相较于ECAP脉冲捕获用时减少一半，故能更加精细地读出同等变频PWM波的输出频率变化，因而测量更加精准。