27.8

實驗3：輸入捕獲——脈寬和周期測量

上一個實驗使用了GPT的輸出功能，本次實驗要使用GPT的輸入功能，通過GPT的輸入捕獲進行脈寬和周期測量。其測量的原理如下圖所示。

首先啟動GPT定時器，在上升沿A處進行捕獲，記此時時間為A；緊接著在下降沿B處進行捕獲，記此時時間為B；最后再次在上升沿C處進行捕獲，記此時時間為C或者A’。設(shè)PWM的周期為T，占空比為D，頻率為f，則：

27.8.1

硬件設(shè)計

以野火啟明6M5開發(fā)板為例，本實驗使用P600和P603這兩個引腳，P600用于輸出PWM信號，P603用于輸入捕獲。將P600與P603使用杜邦線連接，引腳在引出排針處，如下圖所示。

注

野火啟明6M5開發(fā)板例程選用的PWM輸出引腳為：P600（GTIOC6B）；選用的輸入捕獲引腳為：P603（GTIOC7A）。

野火啟明4M2開發(fā)板例程選用的PWM輸出引腳為：P405（GTIOC1A）；選用的輸入捕獲引腳為：P414（GTIOC0B）。

野火啟明2L1開發(fā)板例程選用的PWM輸出引腳為：P115（GTIOC4A）；選用的輸入捕獲引腳為：P113（GTIOC2A）。

本次實驗需要將PWM輸出引腳與輸入捕獲引腳使用杜邦線連接起來。

27.8.2

軟件設(shè)計

27.8.2.1

新建工程

由于本實驗的目標是測量PWM的周期、占空比，因此我們在上一個實驗的基礎(chǔ)上修改程序。

對于e2studio開發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的e2s工程“27_GPT_PWM_Output”，然后將工程文件夾重命名為“27_GPT_Input_Capture”，最后再將它導(dǎo)入到我們的e2studio工作空間中。

對于Keil開發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的Keil工程“27_GPT_PWM_Output”，然后將工程文件夾重命名為“27_GPT_Input_Capture”，并進入該文件夾里面雙擊Keil工程文件，打開該工程。

工程新建好之后，在工程根目錄的“src/gpt”路徑下面，新建源文件和頭文件：

bsp_gpt_input_capture.c

bsp_gpt_input_capture.h

工程文件結(jié)構(gòu)如下：

列表9：文件結(jié)構(gòu)

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27_GPT_Input_Capture
├─ ......
└─ src
 ├─ led
 │ ├─ bsp_led.c
 │ └─ bsp_led.h
 ├─ debug_uart
 │ ├─ bsp_debug_uart.c
 │ └─ bsp_debug_uart.h
 ├─ gpt
 │ ├─ bsp_gpt_pwm_output.c
 │ ├─ bsp_gpt_pwm_output.h
 │ ├─ bsp_gpt_input_capture.c//新增文件
 │ └─ bsp_gpt_input_capture.h//新增文件
 └─ hal_entry.c

27.8.2.2

FSP配置

下面以野火啟明6M5開發(fā)板為例來講解相關(guān)的FSP配置。

由于在上一個實驗中我們已經(jīng)配置好了P600用于輸出PWM信號，因此本實驗中只需要添加輸入捕獲需要使用到IO引腳P603，需要在“Pins”配置頁面中配置GPT7所使用的引腳。

在“Stacks”配置頁面中加入GPT，按如下圖所示的配置進行設(shè)置。需要注意的是，因為“Input”里面的各類配置項目若是展開來的話篇幅比較長，因此在圖中并未展開出來，我們要注意勾上以下幾個選項：

展開Input->Capture ASource并勾上（在GTIOCA的上升沿啟用輸入捕獲A，無論GTIOCB引腳是：

–GTIOCA Rising Edge While GTIOCB Low

–GTIOCA Rising Edge While GTIOCB High

展開Input->Capture BSource并勾上（在GTIOCA的下降沿啟用輸入捕獲B，無論GTIOCB引腳是：

–GTIOCA Falling Edge While GTIOCB Low

–GTIOCA Falling Edge While GTIOCB High

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GPT的“Input”選項卡的屬性描述：

表7：GPT屬性描述：“Input”

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27.8.2.3

GPT初始化

初始化GPT模塊用于輸入捕獲的函數(shù)如下。在這個函數(shù)中，我們先初始化GPT模塊，然后調(diào)用R_GPT_Info Get函數(shù)獲取GPT的配置信息，主要是為了獲取計數(shù)器的計數(shù)周期，即GPT一個周期的計數(shù)次數(shù)，并保存到全局變量period中。

最后使能輸入捕獲，并啟動GPT定時器。

列表10：GPT初始化

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timer_info_t info;//用于獲取定時器參數(shù)信息
uint32_t period;//輸入捕獲計數(shù)器的計數(shù)周期
/* GPT 初始化函數(shù)*/
voidGPT_InputCapture_Init(void)
{
 /* 初始化GPT 模塊*/
 R_GPT_Open(&g_timer_gpt7_ctrl, &g_timer_gpt7_cfg);
 /* 獲取當前參數(shù)*/
  (void)R_GPT_InfoGet(&g_timer_gpt7_ctrl, &info);
 /* 獲取計數(shù)周期：GPT 的一個周期的計數(shù)次數(shù)*/
  period = info.period_counts;
 /* 使能輸入捕獲*/
 R_GPT_Enable(&g_timer_gpt7_ctrl);
 /* 啟動GPT 定時器*/
 R_GPT_Start(&g_timer_gpt7_ctrl);
}

27.8.2.4

GPT中斷回調(diào)函數(shù)

GPT輸入捕獲中斷回調(diào)函數(shù)如下。

列表11：GPT中斷回調(diào)函數(shù)

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/* 保存所測量的PWM 信號的信息*/
uint32_tpwm_period;//PWM 周期
uint32_tpwm_high_level_time;//PWM 高電平的時間
uint32_tpwm_freq;//PWM 頻率
uint32_tpwm_duty;//PWM 占空比
/* GPT 輸入捕獲中斷回調(diào)函數(shù)*/
voidgpt7_input_capture_callback(timer_callback_args_t* p_args)
{
 staticuint32_ta_time;// A 上升沿捕獲的時間
 staticuint32_tb_time;// B 下降沿捕獲的時間
 staticuint32_tc_time;// C 上升沿捕獲的時間（其實也就是A 可以用A'表示）
 staticuint32_toverflow_times;//計數(shù)器溢出次數(shù)
 staticuint8_tone_period_flag=0;//用于表示是否完成對一個完整周期的測量
 
 
 switch(p_args->event)
  {
   /* 捕獲到上升沿-- 有可能是A 或者C (A') 位置*/
   caseTIMER_EVENT_CAPTURE_A:
     /* A 開始對某個周期進行測量*/
     if(0== one_period_flag)
      {
        a_time = p_args->capture;//記錄捕獲的時間A
        overflow_times =0;//初始化計數(shù)器溢出次數(shù)
        one_period_flag ++;//表示即將完成對某個周期的測量
      }
     /* C (A') 如果測量完了一個周期，則計算PWM 信號周期和高電平的時間*/
     elseif(1== one_period_flag)
      {
        c_time = p_args->capture + overflow_times * period;//記錄捕
        獲的時間C
       //計算PWM 周期
        pwm_period = c_time - a_time;
       //清零所有標志位
        overflow_times =0;
        one_period_flag =0;//標志位清0, 重新進入下一輪的測量
      }
     break;
     
   /* 捕獲到下降沿-- 是B 位置*/
   caseTIMER_EVENT_CAPTURE_B:
     //如果是在測量周期內(nèi)檢測到下降沿
     if(1== one_period_flag)
      {
      b_time = p_args->capture + overflow_times * period;//記錄捕
      獲的時間B
      pwm_high_level_time = b_time - a_time;//計算高電平時間
      }
     break;
     
   /* 定時器計數(shù)溢出事件*/
   caseTIMER_EVENT_CYCLE_END:案件 TIMER_EVENT_CYCLE_END：
     /* 輸入捕獲期間計數(shù)器溢出，則記錄溢出次數(shù)+1 */
      overflow_times++;
     break;
     
   default:
     break;
  }
}

在GPT中斷回調(diào)函數(shù)中，我們使用switch語句判斷觸發(fā)中斷的事件類型。GPT在引腳輸入PWM信號的上升沿觸發(fā)捕獲A事件，在PWM信號的下降沿觸發(fā)捕獲B事件，并在計數(shù)器溢出時觸發(fā)定時器計數(shù)溢出事件。

警告

建議不要在中斷回調(diào)函數(shù)中打印數(shù)據(jù)，因為PWM頻率一般很高，而printf函數(shù)執(zhí)行所消耗的時間比較長，可能會阻塞中斷服務(wù)函數(shù)的運行。同時也應(yīng)該時刻注意中斷優(yōu)先級的問題。

27.8.2.5

hal_entry入口函數(shù)

列表12：hal_entry入口函數(shù)

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/* 用戶頭文件包含*/
#include"led/bsp_led.h"
#include"debug_uart/bsp_debug_uart.h"
#include"gpt/bsp_gpt_pwm_output.h"
#include"gpt/bsp_gpt_input_capture.h"




// 外部變量聲明
externtimer_info_t info;//用于獲取定時器參數(shù)信息
externuint32_t pwm_period;//PWM 周期
externuint32_t pwm_high_level_time;//PWM 高電平的時間
externuint32_t pwm_freq;//PWM 頻率
externuint32_t pwm_duty;//PWM 占空比




voidhal_entry(void)
{
 /*TODO:add your own code here */
 LED_Init();// LED 初始化
 Debug_UART4_Init();// SCI4 UART 調(diào)試串口初始化
 
 GPT_PWM_Init();// GPT PWM 輸出初始化
 GPT_InputCapture_Init();// GPT 輸入捕獲初始化
 
  printf("這是一個GPT 的PWM 輸出+ 輸入捕獲功能實驗
");
  printf("使用杜邦線連接P600 和P603 引腳，然后打開串口助手查看串口的打印信息

  ,→");
 
 
 while(1)
  {
   /* 計算PWM 的頻率*/
    pwm_freq=info.clock_frequency/pwm_period;
   /* 計算PWM 的占空比*/
    pwm_duty=pwm_high_level_time*100/pwm_period;
   // 打印
    printf("High=%d, Period=%d, ", pwm_high_level_time, pwm_period);
    printf("Friquency = %dHz, Duty_Cycle = %d%%
", pwm_freq, pwm_
    ,→duty);
    pwm_period=pwm_high_level_time=pwm_freq=0;//打印完后舊數(shù)據(jù)清零
   // LED1 閃爍指示程序正在運行...
   LED1_TOGGLE;
   // 間隔1s
   R_BSP_SoftwareDelay(1,BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
  }
 
#ifBSP_TZ_SECURE_BUILD
 /* Enter non-secure code */
 R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

27.8.3

下載驗證

以野火啟明6M5開發(fā)板為例，編譯并下載程序后，復(fù)位開發(fā)板使程序重新運行，然后使用杜邦線連接P600和P603引腳，然后打開串口助手查看串口的打印信息。串口會打印出PWM信號的頻率和占空比等信息，實驗現(xiàn)象如下圖所示。

點擊可查看大圖