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[学习笔记] AC7801实现一个PWM同时捕获多通道信号

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 楼主| wangjj19950516 发表于 2021-10-27 16:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 wangjj19950516 于 2021-10-27 16:44 编辑

最近有较多客户提出需要捕获多路PWM信号，ATC芯片的PWDT是专门做捕获功能，但每个PWDT只能捕获一个通道，对于多通道的需求，资源不够用。PWM模块也可以做输入捕获功能，且PWM有多个通道。一般常规的使用都是用一个PWM模块做一路信号的捕获，难免有些浪费资源，这里向大家介绍一下PWM同时捕获多通道的做法。
一、PWM工作模式
       AC7801的PWM模块包含很多功能，输出比较，输入捕获，双边沿捕获，组合输出模式，正交解码等。
1.png 2.png
可以看到，有输入捕获和双边沿输出捕获模式可以用来做外部信号的捕获。
1.输入捕获：单通道捕获，每个通道独立作为捕获通道，可设置捕获边沿。当通道输入出现选定的边沿时，PWM计数器的当前值会被捕获到PWM_CHnV寄存器中。同时，通道捕获中断标志位被置1，如果使能了通道中断，则可以产生中断。
3.JPG
如上图所示，设置上升沿捕获，当输入信号的上升沿来到时，把当前计数器的值2和8存入CHnV寄存器，相邻两次的数值差对应的时间即为波形的周期。
如果设置上升沿和下降沿都发生捕获，则可以分别得到高电平和低电平时间，从而可以计算波形的频率和占空比。
2.双边沿捕获：信号只能输入到通道CH0,CH2,CH4，但实际在芯片内部信号分两路走，CHn和CHn+1都有输入，可以设置CHn和CHn+1的捕获边沿。但不能同时使能CHn和CHn+1的中断，只能使能一个，即使设置的边沿不同，在一个周期内只能产生一个中断。
当输入信号出现CHn选择的边沿时，PWM计数器的当前值会存入CHnV寄存器，当出现CHn+1选择的边沿时，计数器的当前值会存入CHn+1V寄存器。
4.JPG
二、PWM多通道捕获
这里使用输入捕获（单通道）模式，捕获4路外部信号，每路信号都计算出频率和占空比。
使用PB5->PWM1_CH0，PB4->PWM1_CH1，PB8->PWM1_CH2，PC9->PWM1_CH6，这四个通道
1.首先配置GPIO功能，
复制
  1. void GPIO_PWM_Init(void)
    

  2. {
    

  3.          GPIO_SetFunc(GPIOB, GPIO_PIN5, GPIO_FUN1);//PWM1_CH0 
    

  4.          GPIO_SetFunc(GPIOB, GPIO_PIN4, GPIO_FUN1);//PWM1_CH1
    

  5.          GPIO_SetFunc(GPIOB, GPIO_PIN8, GPIO_FUN1);//PWM1_CH2
    

  6.          GPIO_SetFunc(GPIOC, GPIO_PIN9, GPIO_FUN1);//PWM1_CH6 
    

  7. }
2，配置PWM
复制
  1. void PWM_Capture_Init(void)
    

  2. {
    

  3.     PWM_DeInit(PWM1); //去初始化PWM1
    

  4.     PWM_inputChConfigType inputChConfig[4]; //输入通道配置，总共4个通道
    

  5.     PWM_inputCaptureConfigType inputCapconfig; //输入捕获结构体
    

  6.     PWM_ConfigType config; //PWM模块结构体
    


  7. 

  8.     //结构体数据清零
    

  9.     memset(&inputChConfig, 0, sizeof(inputChConfig));
    

  10.     memset(&inputCapconfig, 0, sizeof(inputCapconfig));
    

  11.     memset(&config, 0, sizeof(config));
    

  12.     //输入通道结构体配置，如果有多个输入通道，更改结构体数组，在后面添加相关配置即可。
    

  13.     /*
    

  14.     初始化PWM为捕获模式，捕获模式可以设上升/下降沿
    

  15.     */
    


  16. 

  17.     inputChConfig[0].channel = PWM_CH_0; //信号捕获通道
    

  18.     inputChConfig[0].mode = PWM_INPUTCAP_SINGLE_EDGE; //输入单通道捕获模式
    

  19.     inputChConfig[0].detectType = PWM_BOTH_EDGE_DETECT;//上升沿和下降沿捕获
    

  20.     inputChConfig[0].onceMode = PWM_INPUTCAP_CONTINUOUS;//连续捕获
    

  21.     inputChConfig[0].filterEn = DISABLE;//使能输入滤波，CH0-CH3才有该功能
    

  22.     inputChConfig[0].filterValue = 0; //filterValue值范围0-31，输入信号将被延迟filterValue*4个总线时钟
    

  23.     inputChConfig[0].eventPsc = PWM_EVENT_PSC_1; //输入事件与通道中断的对应关系。PWM_EVENT_PSC_1表示1次输入事件产生一次通道中断，PWM_EVENT_PSC_4表示4次输入事件产生一次通道中断。
    

  24.     inputChConfig[0].interruptEn = ENABLE; //该通道输入捕获中断使能
    

  25.                 
    

  26.     inputChConfig[1].channel = PWM_CH_1; //信号捕获通道
    

  27.     inputChConfig[1].mode = PWM_INPUTCAP_SINGLE_EDGE; //输入单通道捕获模式
    

  28.     inputChConfig[1].detectType = PWM_BOTH_EDGE_DETECT;//上升沿和下降沿捕获
    

  29.     inputChConfig[1].onceMode = PWM_INPUTCAP_CONTINUOUS;//连续捕获
    

  30.     inputChConfig[1].filterEn = DISABLE;//使能输入滤波，CH0-CH3才有该功能
    

  31.     inputChConfig[1].filterValue = 0; //filterValue值范围0-31，输入信号将被延迟filterValue*4个总线时钟
    

  32.     inputChConfig[1].eventPsc = PWM_EVENT_PSC_1; //输入事件与通道中断的对应关系。PWM_EVENT_PSC_1表示1次输入事件产生一次通道中断，PWM_EVENT_PSC_4表示4次输入事件产生一次通道中断。
    

  33.     inputChConfig[1].interruptEn = ENABLE; //输入捕获中断使能
    

  34.                 
    

  35.     inputChConfig[2].channel = PWM_CH_2; //信号捕获通道
    

  36.     inputChConfig[2].mode = PWM_INPUTCAP_SINGLE_EDGE; //输入单通道捕获模式
    

  37.     inputChConfig[2].detectType = PWM_BOTH_EDGE_DETECT;//上升沿和下降沿捕获
    

  38.     inputChConfig[2].onceMode = PWM_INPUTCAP_CONTINUOUS;//连续捕获
    

  39.     inputChConfig[2].filterEn = DISABLE;//使能输入滤波，CH0-CH3才有该功能
    

  40.     inputChConfig[2].filterValue = 0; //filterValue值范围0-31，输入信号将被延迟filterValue*4个总线时钟
    

  41.     inputChConfig[2].eventPsc = PWM_EVENT_PSC_1; //输入事件与通道中断的对应关系。PWM_EVENT_PSC_1表示1次输入事件产生一次通道中断，PWM_EVENT_PSC_4表示4次输入事件产生一次通道中断。
    

  42.     inputChConfig[2].interruptEn = ENABLE; //输入捕获中断使能
    

  43.                 
    

  44.     inputChConfig[3].channel = PWM_CH_6; //信号捕获通道
    

  45.     inputChConfig[3].mode = PWM_INPUTCAP_SINGLE_EDGE; //输入单通道捕获模式
    

  46.     inputChConfig[3].detectType = PWM_BOTH_EDGE_DETECT;//上升沿和下降沿捕获
    

  47.     inputChConfig[3].onceMode = PWM_INPUTCAP_CONTINUOUS;//连续捕获
    

  48.     inputChConfig[3].filterEn = DISABLE;//使能输入滤波，CH0-CH3才有该功能
    

  49.     inputChConfig[3].filterValue = 0; //filterValue值范围0-31，输入信号将被延迟filterValue*4个总线时钟
    

  50.     inputChConfig[3].eventPsc = PWM_EVENT_PSC_1; //输入事件与通道中断的对应关系。PWM_EVENT_PSC_1表示1次输入事件产生一次通道中断，PWM_EVENT_PSC_4表示4次输入事件产生一次通道中断。
    

  51.     inputChConfig[3].interruptEn = ENABLE; //输入捕获中断使能
    

  52.     
    

  53.     //输入捕获配置
    

  54.     inputCapconfig.channelNum = 4;  //输入捕获通道数目
    

  55.     inputCapconfig.channelConfig = inputChConfig;//输入通道配置变量地址赋值。
    

  56.     
    

  57.     //PWM模块配置
    

  58.     config.mode = PWM_MODE_INPUT_CAPTURE;//PWM模块配置为输入捕获模式
    

  59.     config.initModeStruct = &inputCapconfig;//输入捕获配置变量赋值
    

  60.     config.clkSource = PWM_CLK_SOURCE_APB; //PWM时钟源配置
    

  61.     /*
    

  62.     设置捕获时钟频率：
    

  63.     可捕获的最小频率（前提是时钟源为PWM_CLK_SOURCE_APB）：
    

  64.     min_clk = SYS_CLK/(PWM_CAPTURE_PRESCALER+1)/65536 = 24000000/2/65536 = 183HZ
    

  65.     */
    

  66.     config.clkPsc = 1;//PWM时钟源分频，2分频
    

  67.     config.initValue = 0;//计数器初始寄存器值
    

  68.     config.maxValue = 65535; //PWM计数器最大值
    

  69.     config.overflowInterrupEn = ENABLE;//计数器溢出中断使能位
    

  70.     config.cntOverflowFreq = 0;//CNTOF中断产生的频率与计数器频率的关系(0-127), 0表示每次计数器溢出都产生溢出中断，1表示间隔1次，2表示间隔2次，以此内推。
    

  71.     
    

  72.     config.interruptEn = ENABLE; //PWM中断使能
    

  73.     config.callBack = PWM_Capture_CallBack; //PWM中断回调
    


  74. 

  75.     PWM_Init(PWM1, &config); //配置初始化生效
    


  76. 

  77.     NVIC_SetPriority(PWM1_IRQn, 0); //设置PWM模块中断的优先级
    

  78. }
3.中断处理函数
复制
  1. PWM_CAPTURE_T PWM_Capture[4]; //定义结构体数组，分别存放4路信号的数据
    


  2. 

  3. void PWM_Capture_CallBack(void *device, uint32_t wpara, uint32_t lpara)
    

  4. {
    

  5.       static uint8_t pwm_ch;
    

  6.       uint8_t gpio_edge =0;  //边沿，1--上升沿  0--下降沿
    

  7.       uint16_t CountValue =0;
    

  8.      //PWM计数器溢出
    

  9.     if (wpara & PWM_INIT_CNTOF_Msk) 
    

  10.     {
    

  11.          for(uint8_t index =0; index < 4;index++)  //计算每个通道的电平溢出次数
    

  12.          {
    

  13.               if(PWM_Capture[index].pinlevel== 0)  //根据之前的电平状态，判断该溢出时间加在那个状态，避免溢出中断时电平发生跳变，导致时间计算错误
    

  14.               {
    

  15.                    PWM_Capture[index].low_over_cnt++;
    

  16.               }
    

  17.               else
    

  18.               {
    

  19.                     PWM_Capture[index].high_over_cnt ++;
    

  20.               }
    

  21.          }
    

  22.     }
    

  23.         
    

  24.    //通道中断
    

  25.    if(lpara !=0)
    

  26.    {
    

  27.          if (lpara & PWM_STR_CH0SF_Msk)  //CH0中断
    

  28.          {                
    

  29.               pwm_ch = 0;
    

  30.               if(GPIO_GetPinLevel(GPIOB, GPIO_PIN5)== GPIO_LEVEL_LOW)
    

  31.               {
    

  32.                    gpio_edge = 0;
    

  33.               }
    

  34.               else
    

  35.               {
    

  36.                    gpio_edge = 1;
    

  37.               }
    

  38.               CountValue = PWM_GetChannelCountValue(PWM1, PWM_CH_0); //读取通道0的捕获数据
    

  39.          }
    

  40.          else if(lpara & PWM_STR_CH1SF_Msk)  //CH1中断
    

  41.          {
    

  42.                pwm_ch =1;
    

  43.                if(GPIO_GetPinLevel(GPIOB, GPIO_PIN4)== GPIO_LEVEL_LOW)
    

  44.                {
    

  45.                     gpio_edge = 0;
    

  46.                }
    

  47.                else
    

  48.                {
    

  49.                     gpio_edge = 1;
    

  50.                }
    

  51.                CountValue = PWM_GetChannelCountValue(PWM1, PWM_CH_1);  //读取通道1的捕获数据
    

  52.           }                
    

  53.           else if(lpara & PWM_STR_CH2SF_Msk)  //CH2中断
    

  54.           {
    

  55.                 pwm_ch =2;
    

  56.                 if(GPIO_GetPinLevel(GPIOB, GPIO_PIN8)== GPIO_LEVEL_LOW)
    

  57.                 {
    

  58.                       gpio_edge = 0;
    

  59.                 }
    

  60.                 else
    

  61.                 {
    

  62.                       gpio_edge = 1;
    

  63.                 }
    

  64.                 CountValue = PWM_GetChannelCountValue(PWM1, PWM_CH_2);  //读取通道2 的捕获数据
    

  65.            }
    

  66.            else if(lpara & PWM_STR_CH6SF_Msk)  //CH6中断
    

  67.            {
    

  68.                  pwm_ch =3;
    

  69.                  if(GPIO_GetPinLevel(GPIOC, GPIO_PIN9)== GPIO_LEVEL_LOW)
    

  70.                  {
    

  71.                        gpio_edge = 0;
    

  72.                  }
    

  73.                  else
    

  74.                  {
    

  75.                        gpio_edge = 1;
    

  76.                  }
    

  77.                  CountValue = PWM_GetChannelCountValue(PWM1, PWM_CH_6); //读取通道6的捕获数据
    

  78.            }
    

  79.            else{}
    

  80.                                 
    

  81.            PWM_Capture[pwm_ch].captureValue = CountValue; 
    

  82.                 
    

  83.            if(gpio_edge==0) //下降沿，读出高电平时间
    

  84.            {
    

  85.                   PWM_Capture[pwm_ch].high_time = (uint32_t)(PWM_Capture[pwm_ch].high_over_cnt)*65536 +  PWM_Capture[pwm_ch].captureValue - PWM_Capture[pwm_ch].captureValue_last;
    

  86.                   PWM_Capture[pwm_ch].pinlevel = 0;
    

  87.            }
    

  88.            else//上升沿，读出低电平时间
    

  89.            {
    

  90.                   PWM_Capture[pwm_ch].Low_time = (uint32_t)PWM_Capture[pwm_ch].low_over_cnt * 65536 + PWM_Capture[pwm_ch].captureValue - PWM_Capture[pwm_ch].captureValue_last;
    

  91.                   PWM_Capture[pwm_ch].pinlevel =1;
    

  92.             }
    

  93.                                 
    

  94.             //频率和占空比计算
    

  95.            //PWM时钟24MHZ，2分频
    

  96.             PWM_Capture[pwm_ch].freq  = 24000000/2/(PWM_Capture[pwm_ch].Low_time + PWM_Capture[pwm_ch].high_time);
    

  97.             PWM_Capture[pwm_ch].duty = (PWM_Capture[pwm_ch].high_time)*100/(PWM_Capture[pwm_ch].Low_time + PWM_Capture[pwm_ch].high_time);  
    

  98.             PWM_Capture[pwm_ch].low_over_cnt =0;
    

  99.             PWM_Capture[pwm_ch].high_over_cnt = 0;
    

  100.             PWM_Capture[pwm_ch].captureValue_last = PWM_Capture[pwm_ch].captureValue;
    

  101.      }
    


  102. 

  103. }        



三、附件
至此，便可以同时捕获4路信号，互不影响，实测每个通道都能正确计算出频率和占空比。
附件为测试工程，有需要可以参考
pwm_多通道捕获.rar (20.87 KB, 下载次数: 31)



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flytianya2010 发表于 2021-10-28 17:18 来自手机 | 显示全部楼层
学习啦！感谢楼主分享。
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flytianya2010 发表于 2021-10-28 17:19 来自手机 | 显示全部楼层
感谢楼主分享。学习了。
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1983万年青 发表于 2021-10-29 10:11 | 显示全部楼层
楼主，没有看的中断当中的标志位清除指令诶？
在压缩包里面才有吗？
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 楼主| wangjj19950516 发表于 2021-10-29 11:41 | 显示全部楼层
1983万年青 发表于 2021-10-29 10:11
楼主，没有看的中断当中的标志位清除指令诶？
在压缩包里面才有吗？

中断标志位在驱动库的中断里清掉了，所以回调函数里不用再清了
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yinwuqing110 发表于 2021-10-30 09:55 | 显示全部楼层
感谢楼主分享，PWM应用还是比较多的
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1983万年青 发表于 2021-11-2 10:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 1983万年青 于 2021-11-2 10:21 编辑

如果读脉冲周期的话，是不是前后两次通道数据之差就可以了？
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 楼主| wangjj19950516 发表于 2021-11-2 18:03 | 显示全部楼层
1983万年青 发表于 2021-11-2 10:18
如果读脉冲周期的话，是不是前后两次通道数据之差就可以了？

这里配置的上升沿和下降沿都捕获，
如果想只读脉冲周期，可以设置为单上升沿捕获或单下降沿捕获，这样前后两次捕获的间隔就是周期，不过需要考虑溢出的情况哦
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chenjun89 发表于 2021-11-2 19:33 来自手机 | 显示全部楼层
学习了，谢谢楼主分享。
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