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[牛人杂谈] ECAP获取正交编码器频率

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 楼主| gejigeji521 发表于 2024-7-13 19:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
获取, 编码器, 编码, 正交编码器, eCAP
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  1. /**************************************************************************//**
    

  2.  * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]     main.c
    

  3.  * [url=home.php?mod=space&uid=895143]@version[/url]  V3.00
    

  4.  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]    Show how to use ECAP interface to get QEIA frequency
    

  5.  *
    

  6.  * [url=home.php?mod=space&uid=17282]@CopyRight[/url] (C) 2016 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved.
    

  7.  *
    

  8.  ******************************************************************************/
    

  9. #include <stdio.h>
    

  10. #include "NuMicro.h"
    


  11. 


  12. 

  13. #define PLL_CLOCK       192000000
    


  14. 


  15. 

  16. /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  17. /* Global variables                                                                                        */
    

  18. /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  19. uint32_t u32Status;
    

  20. uint32_t u32IC0Hold;
    


  21. 

  22. void TMR0_IRQHandler(void)
    

  23. {
    

  24.     if(TIMER_GetIntFlag(TIMER0) == 1)
    

  25.     {
    

  26.         /* Clear Timer0 time-out interrupt flag */
    

  27.         TIMER_ClearIntFlag(TIMER0);
    


  28. 

  29.         /*PA.0 gpio toggle */
    

  30.         PA0 ^= 1;
    

  31.     }
    

  32. }
    


  33. 

  34. void ECAP0_IRQHandler(void)
    

  35. {
    

  36.     /* Get input Capture status */
    

  37.     u32Status = ECAP_GET_INT_STATUS(ECAP0);
    


  38. 

  39.     /* Check input capture channel 0 flag */
    

  40.     if((u32Status & ECAP_STATUS_CAPTF0_Msk) == ECAP_STATUS_CAPTF0_Msk)
    

  41.     {
    

  42.         /* Clear input capture channel 0 flag */
    

  43.         ECAP_CLR_CAPTURE_FLAG(ECAP0, ECAP_STATUS_CAPTF0_Msk);
    


  44. 

  45.         /* Get input capture counter hold value */
    

  46.         u32IC0Hold = ECAP0->HLD0;
    

  47.     }
    


  48. 

  49.     /* Check input capture channel 1 flag */
    

  50.     if((u32Status & ECAP_STATUS_CAPTF1_Msk) == ECAP_STATUS_CAPTF1_Msk)
    

  51.     {
    

  52.         /* Clear input capture channel 1 flag */
    

  53.         ECAP_CLR_CAPTURE_FLAG(ECAP0, ECAP_STATUS_CAPTF1_Msk);
    

  54.     }
    


  55. 

  56.     /* Check input capture channel 2 flag */
    

  57.     if((u32Status & ECAP_STATUS_CAPTF2_Msk) == ECAP_STATUS_CAPTF2_Msk)
    

  58.     {
    

  59.         /* Clear input capture channel 2 flag */
    

  60.         ECAP_CLR_CAPTURE_FLAG(ECAP0, ECAP_STATUS_CAPTF2_Msk);
    

  61.     }
    


  62. 

  63.     /* Check input capture compare-match flag */
    

  64.     if((u32Status & ECAP_STATUS_CAPCMPF_Msk) == ECAP_STATUS_CAPCMPF_Msk)
    

  65.     {
    

  66.         /* Clear input capture compare-match flag */
    

  67.         ECAP_CLR_CAPTURE_FLAG(ECAP0,ECAP_STATUS_CAPCMPF_Msk);
    

  68.     }
    


  69. 

  70.     /* Check input capture overflow flag */
    

  71.     if((u32Status & ECAP_STATUS_CAPOVF_Msk) == ECAP_STATUS_CAPOVF_Msk)
    

  72.     {
    

  73.         /* Clear input capture overflow flag */
    

  74.         ECAP_CLR_CAPTURE_FLAG(ECAP0,ECAP_STATUS_CAPOVF_Msk);
    

  75.     }
    

  76. }
    


  77. 


  78. 

  79. void SYS_Init(void)
    

  80. {
    

  81.     /* Set XT1_OUT(PF.2) and XT1_IN(PF.3) to input mode */
    

  82.     PF->MODE &= ~(GPIO_MODE_MODE2_Msk | GPIO_MODE_MODE3_Msk);
    


  83. 

  84.     /* Enable external XTAL 12MHz clock */
    

  85.     CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HXTEN_Msk);
    


  86. 

  87.     /* Waiting for external XTAL clock ready */
    

  88.     CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HXTSTB_Msk);
    


  89. 

  90.     /* Set core clock as PLL_CLOCK from PLL */
    

  91.     CLK_SetCoreClock(PLL_CLOCK);
    


  92. 

  93.     /* Set PCLK0/PCLK1 to HCLK/2 */
    

  94.     CLK->PCLKDIV = (CLK_PCLKDIV_APB0DIV_DIV2 | CLK_PCLKDIV_APB1DIV_DIV2);
    


  95. 

  96.     /* Enable UART module clock */
    

  97.     CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE);
    


  98. 

  99.     /* Enable ECAP0 module clock */
    

  100.     CLK_EnableModuleClock(ECAP0_MODULE);
    


  101. 

  102.     /* Enable QEI0 module clock */
    

  103.     CLK_EnableModuleClock(QEI0_MODULE);
    


  104. 

  105.     /* Enable TIMER0 module clock */
    

  106.     CLK_EnableModuleClock(TMR0_MODULE);
    


  107. 

  108.     /* Select UART module clock source */
    

  109.     CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_UART0SEL_HXT, CLK_CLKDIV0_UART0(1));
    


  110. 

  111.     /* Select TMR0 module clock source */
    

  112.     CLK_SetModuleClock(TMR0_MODULE, CLK_CLKSEL1_TMR0SEL_HXT, 0);
    


  113. 

  114.     /* Set GPB multi-function pins for UART0 RXD and TXD */
    

  115.     SYS->GPB_MFPH &= ~(SYS_GPB_MFPH_PB12MFP_Msk | SYS_GPB_MFPH_PB13MFP_Msk);
    

  116.     SYS->GPB_MFPH |= (SYS_GPB_MFPH_PB12MFP_UART0_RXD | SYS_GPB_MFPH_PB13MFP_UART0_TXD);
    


  117. 

  118.     /* Set PA.10 for ECAP0_IC0*/
    

  119.     SYS->GPA_MFPH = (SYS->GPA_MFPL & ~SYS_GPA_MFPH_PA10MFP_Msk) |SYS_GPA_MFPH_PA10MFP_ECAP0_IC0;
    


  120. 

  121.     /* Set PA multi-function pins for QEI0_A, QEI0_B, QEI0_INDEX */
    

  122.     SYS->GPA_MFPL &= ~(SYS_GPA_MFPL_PA4MFP_Msk | SYS_GPA_MFPL_PA3MFP_Msk | SYS_GPA_MFPL_PA5MFP_Msk);
    

  123.     SYS->GPA_MFPL |= (SYS_GPA_MFPL_PA4MFP_QEI0_A | SYS_GPA_MFPL_PA3MFP_QEI0_B | SYS_GPA_MFPL_PA5MFP_QEI0_INDEX);
    


  124. 

  125. }
    


  126. 

  127. void UART0_Init(void)
    

  128. {
    


  129. 

  130.     /* Configure UART0 and set UART0 Baudrate */
    

  131.     UART_Open(UART0, 115200);
    

  132. }
    


  133. 

  134. void ECAP0_Init(void)
    

  135. {
    

  136.     /* Enable ECAP0*/
    

  137.     ECAP_Open(ECAP0, ECAP_DISABLE_COMPARE);
    


  138. 

  139.     /* Select Reload function */
    

  140.     ECAP_SET_CNT_CLEAR_EVENT(ECAP0, (ECAP_CTL1_CAP0RLDEN_Msk|ECAP_CTL1_CAP1RLDEN_Msk));
    


  141. 

  142.     /* Enable ECAP0 Input Channel 0*/
    

  143.     ECAP_ENABLE_INPUT_CHANNEL(ECAP0, ECAP_CTL0_IC0EN_Msk);
    


  144. 

  145.     /* Enable ECAP0 source from IC0 */
    

  146.     ECAP_SEL_INPUT_SRC(ECAP0, ECAP_IC0, ECAP_CAP_INPUT_SRC_FROM_CH);
    


  147. 

  148.     /* Select IC0 detect rising edge */
    

  149.     ECAP_SEL_CAPTURE_EDGE(ECAP0, ECAP_IC0, ECAP_RISING_EDGE);
    


  150. 

  151.     /* Input Channel 0 interrupt enabled */
    

  152.     ECAP_EnableINT(ECAP0, ECAP_CTL0_CAPIEN0_Msk);
    

  153. }
    


  154. 

  155. void QEI0_Init(void)
    

  156. {
    

  157.     QEI_Open(QEI0,QEI_CTL_X4_FREE_COUNTING_MODE,0);
    

  158. }
    


  159. 

  160. void Timer0_Init(void)
    

  161. {
    

  162.     /* Open Timer0 in periodic mode, enable interrupt and 1 interrupt tick per second */
    

  163.     TIMER_Open(TIMER0,TIMER_PERIODIC_MODE,10000);
    

  164.     TIMER_EnableInt(TIMER0);
    


  165. 

  166.     /* Enable Timer0 NVIC */
    

  167.     NVIC_EnableIRQ(TMR0_IRQn);
    


  168. 

  169. }
    


  170. 

  171. int32_t main(void)
    

  172. {
    

  173.     uint32_t u32Hz=0, u32Hz_DET=0;
    


  174. 

  175.     /* Unlock protected registers */
    

  176.     SYS_UnlockReg();
    


  177. 

  178.     /* Init System, IP clock and multi-function I/O */
    

  179.     SYS_Init();
    


  180. 

  181.     /* Lock protected registers */
    

  182.     SYS_LockReg();
    


  183. 

  184.     /* Init UART0 for printf */
    

  185.     UART0_Init();
    


  186. 

  187.     printf("\n");
    

  188.     printf("+----------------------------------------------+\n");
    

  189.     printf("|        M480 ECAP with QEI Sample Code        |\n");
    

  190.     printf("+----------------------------------------------+\n");
    

  191.     printf("\n");
    

  192.     printf("  !! GPIO PA.0 toggle periodically    !!\n");
    

  193.     printf("  !! Connect PA.0 --> PA.4(QEI0_A) !!\n\n");
    

  194.     printf("     Press any key to start test\n\n");
    

  195.     getchar();
    


  196. 

  197.     /* Initial ECAP0 function */
    

  198.     ECAP0_Init();
    


  199. 

  200.     /* Initial QEI0 function */
    

  201.     QEI0_Init();
    


  202. 

  203.     /* Initial Timer0 function */
    

  204.     Timer0_Init();
    


  205. 

  206.     /* Configure PA.0 as output mode */
    

  207.     GPIO_SetMode(PA, BIT0, GPIO_MODE_OUTPUT);
    


  208. 

  209.     /* Start Timer0 counting */
    

  210.     TIMER_Start(TIMER0);
    


  211. 

  212.     /* Delay 200ms */
    

  213.     CLK_SysTickDelay(200000);
    


  214. 

  215.     /* Init & clear ECAP interrupt status flags */
    

  216.     u32Status = ECAP_GET_INT_STATUS(ECAP0);
    

  217.     ECAP0->STATUS = u32Status;
    


  218. 

  219.     /* ECAP_CNT starts up-counting */
    

  220.     ECAP_CNT_START(ECAP0);
    


  221. 

  222.     while(1)
    

  223.     {
    

  224.         if(u32Status != 0)
    

  225.         {
    

  226.             /* Input Capture status is changed, and get a new hold value of input capture counter */
    

  227.             u32Status = 0;
    


  228. 

  229.             /* Calculate the IC0 input frequency */
    

  230.             u32Hz_DET = (SystemCoreClock/2) / (u32IC0Hold + 1);
    


  231. 

  232.             if(u32Hz != u32Hz_DET)
    

  233.             {
    

  234.                 /* If IC0 input frequency is changed, Update frequency */
    

  235.                 u32Hz = u32Hz_DET;
    

  236.             }
    

  237.             else
    

  238.             {
    

  239.                 printf("\nECAP0_IC0 input frequency is %d (Hz),u32IC0Hold=0x%08x\n", u32Hz,u32IC0Hold);
    

  240.                 TIMER_Stop(TIMER0); //Disable timer Counting.
    

  241.                 break;
    

  242.             }
    

  243.         }
    


  244. 

  245.     }
    

  246.     /* Disable External Interrupt */
    

  247.     NVIC_DisableIRQ(ECAP0_IRQn);
    

  248.     NVIC_DisableIRQ(TMR0_IRQn);
    


  249. 

  250.     /* Disable ECAP function */
    

  251.     ECAP_Close(ECAP0);
    


  252. 

  253.     /* Disable Timer0 IP clock */
    

  254.     CLK_DisableModuleClock(TMR0_MODULE);
    


  255. 

  256.     /* Disable ECAP IP clock */
    

  257.     CLK_DisableModuleClock(ECAP0_MODULE);
    


  258. 

  259.     printf("\nExit ECAP sample code\n");
    


  260. 

  261.     while(1);
    

  262. }
    


  263. 


  264. 


  265.
这段程序演示了如何使用NuMicro系列微控制器的ECAP（Enhanced Capture）接口和QEI（Quadrature Encoder Interface）接口来获取旋转编码器的输入频率。下面是主要功能和流程解析：

初始化和系统设置：

设置系统时钟和UART接口，配置用于调试输出的UART0。
启用和配置ECAP0、QEI0和TIMER0模块的时钟。
ECAP模块初始化：

打开ECAP0模块并禁用比较功能。
配置ECAP0的输入捕获通道（IC0），选择从通道输入源获取输入信号（这里与前一个例子不同）。
设置IC0检测上升沿触发，并启用IC0的输入捕获功能。
启用ECAP0的中断，用于处理捕获事件。
QEI模块初始化：

配置QEI0模块为X4自由计数模式，用于读取旋转编码器的计数值。
TIMER0定时器初始化：

配置TIMER0为周期模式，并启用定时器中断，每秒钟产生一次中断。
中断处理函数：

TMR0_IRQHandler()：处理TIMER0定时器的中断事件，实现定时器中PA0引脚的周期性翻转。
ECAP0_IRQHandler()：处理ECAP0模块的捕获事件，获取并处理输入捕获的状态和数据。

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 楼主| gejigeji521 发表于 2024-7-13 19:21 | 显示全部楼层
主函数循环：

等待用户按下任意键开始测试。
初始化ECAP0、QEI0和TIMER0。
在循环中，通过检测ECAP0的捕获状态，获取旋转编码器输入的频率。计算公式与前一个例子类似：
84796692632d1da14.png
一旦检测到输入频率变化，更新并打印新的频率值。
最终，通过禁用中断和关闭模块的方式结束测试。
这段程序允许您连接一个旋转编码器的A、B通道到PA.4和PA.3引脚，并通过ECAP0模块获取旋转编码器的输入频率，并通过UART输出显示。
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 楼主| gejigeji521 发表于 2024-7-13 19:22 | 显示全部楼层
你了解正交编码器吗，获取它的频率可以用于什么知道吗？
正交编码器（Quadrature Encoder），简称QEI，是一种用于测量旋转或线性位置的设备。它通常由两个光电传感器组成，每个传感器位于旋转装置上，输出两个相位差90度的正交信号。这些信号被称为A相和B相。

获取正交编码器的频率可以用于以下几个方面：
位置测量： 正交编码器可以通过计数A相和B相信号的脉冲数来测量旋转的角度或线性位置。频率的变化反映了旋转速度或运动的速度。

速度测量： 通过对正交编码器的脉冲频率进行计数，可以实时测量旋转的速度或线性运动的速度。速度的变化可以通过频率的变化来表示。

方向感知： 正交编码器不仅提供了脉冲的数量，还可以通过A相和B相的相位关系来确定旋转的方向。这种信息对于控制系统中的方向判断非常重要。

闭环控制系统： 在闭环控制系统中，正交编码器的反馈可以用于校准电机或执行器的位置和速度，以实现精确的位置控制和运动控制。

机器人和自动化应用： 在机器人、CNC机床和自动化设备中，正交编码器通常用于跟踪和控制机器或工具的位置和运动。

总之，正交编码器的频率信息不仅用于测量位置和速度，还可以用于方向感知和精确的闭环控制，因此在许多工业和自动化应用中都有广泛的应用。
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