• DSP28335学习记录（五）——eCAP、eQEP

    本文记录dsp28335的eCAP、eQEP的配置方法：

    目录

    一、eCAP

    1.1 APWM模式

    1.2 捕获模式

    二、eQEP

    2.1 正交解码单元（QDU） 

    2.2 位置计数器（PCCU）

    2.3 单元捕获单元（QCAP）及M、T法

    2.4 eQEP模块配置

    2.5 结果计算

    一、eCAP

    F28335 内含有 6 组 eCAP 模块。每个模块有两种模式：APWM，捕获模式。

    1.1 APWM模式

    如果 eCAP 模块不用作输入捕获，可以将它用来产生一个单通道的 PWM。计数 器工作在计数增模式，可以提供时基能产生不同占空比的 PWM。CAP1 与 CAP2 寄存器作为主要的周期和比较寄存器，CAP3 与 CAP4 寄存器作为周期和比较寄存器 的影子寄存器，其原理框图如下：

     28335中已经有6路增强PWM了，基本上用不上这个。主要还是用它的捕获功能。

    1.2 捕获模式

    先说一下CAP捕获功能的作用：测量信号的频率，占空比，脉冲时间长度等等。

    基本原理就是：内部一个时钟脉冲，捕获输入信号的边沿信号，触发事件来记录脉冲数来换算输入信号的高低电平时间长度。

    150MHz 系统时钟的情况下，32 位的时基的时间分辨率为 6.67ns，且32位计数器溢出需要28秒多，所以时钟不用分频，计数器完全够用。

    有4个时间标志寄存器（CAP1，CAP2，CAP3，CAP4），可以分别设置边沿信号的极性触发。

    这4个寄存器是轮流触发的事件触发的，对应4个沿的到来。

    触发事件到来时，寄存器存放的值是绝对时间，还是相对时间。这个要注意设置清楚。

    可以参考下这篇博客：增强型捕获模块(eCAP)

    例程，

    1. void eCAP1_Init(void)
    2. {
    3. 	EALLOW;
    4. 	SysCtrlRegs.PCLKCR1.bit.ECAP1ENCLK = 1;  // eCAP1
    5. 	EDIS;
    6.  
    7.  
    8. 	//GPIO初始化
    9. 	InitECap1Gpio();
    10.  
    11. 	//ECAP1初始化
    12. 	ECap1Regs.ECEINT.all = 0x0000;             // Disable all capture interrupts
    13. 	ECap1Regs.ECCLR.all = 0xFFFF;              // Clear all CAP interrupt flags
    14. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = 0;          // Disable CAP1-CAP4 register loads
    15. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 0;        // Make sure the counter is stopped
    16.  
    17.  
    18. 	//设置ecap
    19. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.CONT_ONESHT = 0;      // 1：单次触发  0：连续模式
    20. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.STOP_WRAP = 3;        // 单次触发模式时，当4次捕获事件时，停止。连续模式时，继续
    21. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP1POL = 1;          // 上升沿捕获
    22. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP2POL = 0;          // 下升沿捕获
    23. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP3POL = 1;          // 上升沿捕获
    24. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP4POL = 0;          // 下升沿捕获
    25. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST1 = 1;          // 1：相对时间模式；0：绝对时间模式
    26. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST2 = 1;          // 1：相对时间模式；0：绝对时间模式
    27. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST3 = 1;          // 1：相对时间模式；0：绝对时间模式
    28. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST4 = 1;          // 1：相对时间模式；0：绝对时间模式
    29. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCI_EN = 1;         // 使能同步模式
    30. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = 0;        // 选择同步输入事件为同步信号输出
    31. 	ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = 1;          // 使能计数器加载
    32.     ECap1Regs.ECCTL1.bit.PRESCALE = 0;         // 输入信号1分频，1-62分频
    33.     ECap1Regs.ECCTL1.bit.FREE_SOFT = 0;        // 仿真模式。仿真暂停，计数器暂停
    34.  
    35.  
    36. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 1;        // 启动计数器
    37. 	ECap1Regs.ECCTL2.bit.REARM = 1;            // 单次重加载
    38. //    ECap1Regs.ECEINT.bit.CEVT1 = 1;            // 当CAP1发生捕获事件，发生中断
    39. //    ECap1Regs.ECEINT.bit.CEVT2 = 1;            // 当CAP2发生捕获事件，发生中断
    40. //    ECap1Regs.ECEINT.bit.CEVT3 = 1;            // 当CAP3发生捕获事件，发生中断
    41. 	ECap1Regs.ECEINT.bit.CEVT4 = 1;            // 当CAP4发生捕获事件，发生中断
    42. //	ECap1Regs.ECEINT.bit.CTROVF = 1;           // 当计数器溢出，发生中断
    43.  
    44. 	EALLOW;
    45. 	PieVectTable.ECAP1_INT = &ecap1_isr;  //中断地址重映射
    46. 	EDIS;
    47.  
    48. 	IER |= M_INT4;
    49. 	PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx1 = 1;  //PIE通道使能
    50.  
    51. 	// Enable global Interrupts and higher priority real-time debug events:
    52. 	EINT;   // Enable Global interrupt INTM
    53. 	ERTM;   // Enable Global realtime interrupt DBGM
    54. }
    55.  
    56.  
    57.  
    58.  
    59.  
    60. __interrupt void ecap1_isr(void)
    61. {
    62.    //32位计数器，150M系统时钟的情况下，计数器溢出是28.633115s，
    63.    //就是这么豪横。一般不用担心溢出的事情.
    64.  
    65. //    if(ECap1Regs.ECFLG.bit.CTROVF == 1) //计数器溢出进入中断
    66. //    {
    67. //
    68. //    }
    69.  
    70.     Uint32 HighTimer = ECap1Regs.CAP1;  //相对时间模式下，CAP1上升沿触发，所以存放的是上升沿后的高电平持续脉冲个数。
    71.     Uint32 LowTimer = ECap1Regs.CAP2;  //相对时间模式下，CAP2下降沿触发，所以存放的是下降沿后的低电平持续脉冲个数。
    72.  
    73.  
    74.     if(ECap1Regs.ECFLG.bit.CEVT4 == 1) //捕获事件4进入中断
    75.     {
    76.         //占空比
    77.         eCAP1Result.Duty = (float)(HighTimer) /
    78.                             (float)(LowTimer + HighTimer);
    79.         //频率
    80.         eCAP1Result.Frequency = (float)150000000 / (float)(HighTimer + LowTimer);
    81.         //完成标志位
    82.         eCAP1Result.CompleteFlag = 1;
    83.     }
    84.  
    85.  
    86.  
    87.  
    88.  
    89. //    ECap1Regs.ECCLR.bit.CEVT1 = 1;
    90. //    ECap1Regs.ECCLR.bit.CEVT2 = 1;
    91. //    ECap1Regs.ECCLR.bit.CEVT3 = 1;
    92.     ECap1Regs.ECCLR.bit.CEVT4 = 1;
    93. //   ECap1Regs.ECCLR.bit.CTROVF = 1;
    94.     ECap1Regs.ECCLR.bit.INT = 1;
    95.     ECap1Regs.ECCTL2.bit.REARM = 1;
    96.  
    97.    // Acknowledge this interrupt to receive more interrupts from group 4
    98.    PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK4 = 1;
    99. }
    100.  
    101.

    二、eQEP

    正交解码模块，主要是解码下图这种光电编码器的信号的。

    光电编码器原理很简单，码盘转动时，边沿小孔会断断续续的透过光，两路受光元件放置间隔一段距离，所以他俩的信号有相位差，目前编码器上设置的差90度，也固定就是差1/4周期。

    码盘转动方向会造成AB两路的超前滞后不同。所以，我们可以通过AB超前滞后判断方向，脉冲宽度判断速度。

    另外，一般除了AB两路信号，还有两路：

    • I信号(有时叫z信号，索引信号)：表示绝对起始位置信号。一周一个脉冲。
    • S信号 ：选通信号，通常是限位开关的输出。

    eQEP 主要包含以下几个功能单元：

    --通过 GPIO MUX 寄存器编程锁定 QEPA 或者 QEPB 功能。

    --正交解码单元（QDU）。

    --位置计数器和位置计算控制单元（PCCU）。

    --正交边沿捕获单元，用于低速测量（QCAP）。

    --用于速度/频率测量的时基单元（UTIME）。

    --用于检测的看门狗模块。

    2.1 正交解码单元（QDU） 

    在正交-计数模式下，正交解码器产生方向信号和时钟信号送给位置计数器。 通过确定 QEPA 和 QEPB 两个脉冲信号哪一个超前，来解码出旋转方向逻辑， 并且将此方向逻辑更新到 QEPSTS 的 QDF 位。下图是方向解码逻辑的真值表以及 状态机。

    2.2 位置计数器（PCCU）

    可以配置为如下几种模式：

    --在索引事件到来时，位置计数器复位。

    --在计数值达到设定的最大值时，位置计数器复位。

    --第一个索引事件到来时，位置计数器复位。 -

    -在定时事件到达时，位置计数器复位。

    上述所有的操作模式，位置计数器都会在上溢时复位到 0，在下溢时复位到 QPOSMAX 最大值。

    2.3 单元捕获单元（QCAP）及M、T法

    有4个模块 ：

    • 单位定时器：提供单位时间段
    • 系统分频时基信号：计数用的时钟脉冲，可设置分频。
    • 正交解码输出的边沿信号：编码器AB信号一周期4个边沿，可设置分频。
    • 捕获计数模块：计数模块。

    注意，和eCAP模块不同，这个计数器是16位，最大65535。时钟150M不分频，436.9us就会溢出。所以通常需要分频。

    1，T 法

    具体工作过程如下： 捕获时钟（QCTMR）以系统时钟分频后的时基作基准运行，在每个单位位置 事件发生时，QCTMR 的值会自动加载到捕获周期寄存器 QCPRD 中，之后捕获时钟 自动清零，同时 QEPSTS 中的 UPEVNT 标志位会置 1，表明有新值锁存到 QCPRD 寄 存器，通知 CPU 进行操作。下图为低速速度测量的时序，此种测量方式，只有在 下面两个条件满足时才是正确的。

    条件 1：单元位置事件之间不能超过捕获时钟的最大值，不能超过 65535。

    条件 2：没有换向发生。

    如果上述条件不满足，定时器上溢时，捕获单元的错误标志位 QEPSTS[COEF] 会置 1，如果两个单元位置事件发生方向变化，则状态寄存器 QEPSTS[COEF]错误标识被置位。所以该种方式只适用于低速的时候。

    2，M 法

    捕获时钟寄存器和捕获周期寄存器可以配置成如下事件发生时，会把值锁存 到 QCTMRLAT 和 QPPRDLAT 中。

    事件 1：CPU 读 QPOSCNT 寄存器时。

    事件 2：单位时间事件发生时。

    如果 QEPCTL[QCLM]位被清零了，那么当 CPU 读取位置计数器时，捕获时钟和 捕获周期寄存器的值分别被锁存到 QCTMRLAT 和 QPPRDLAT 寄存器中。EQEP 边沿 捕获单元时序图如下

     如果 QEPCTL[QCLM]位置 1，那么当单位时间事件发生时，位置计数器、捕获 时钟寄存器和捕获周期寄存器的值分别锁存到 QPOSLAT、QCTMRLAT 和 QCPRDLAT 中。

    3，M/T法

    结合以上两种的优点。

    简单的说：

    • T法就是测量一个A／B脉冲的周期，有多少个时钟脉冲。
    • M法就是测量一个固定(单位)时间段内，有几个周期的A/B信号。
    • M/T法就是测量个固定(单位)时间段内，有多少个时钟脉冲，有几个周期的A/B信号。

    M/T法的优点可以同时满足高速，低速。

    当然适用范围仍然是，高速不能超过时钟频率，低速不能低于单位时间段。否则误差将非常大。

    公式：

    其中，

    m1：单位时间内，AB信号个数，

    m2：单位时间内，时钟脉冲个数，

    P：编码器一周输出AB脉冲个数，

    fc：时钟脉冲频率。

    解释：m1/P是单位时间内，编码器转的圈数；fc/m2是一秒有多少个单位时间；相乘就是一秒转几圈，乘60就是一分钟转几圈。

    2.4 eQEP模块配置

    需要配置的有：

    1，单位定时器

    2，正交解码模块模式

    3，位置计数器

            3.1 复位模式

            3.2 最大位置

            3.3 单位定时器使能

            3.4 位置锁存模式

    4，边沿捕获

            4.1 时基脉冲分频

            4.2 边沿脉冲分频

            4.3 捕获使能

    例程，

    1.     #if (CPU_FRQ_150MHZ)
    2. 	  EQep1Regs.QUPRD=1500000;			// Unit Timer for 100Hz at 150 MHz SYSCLKOUT
    3. 	#endif
    4.     #if (CPU_FRQ_100MHZ)
    5. 	  EQep1Regs.QUPRD=1000000;			// Unit Timer for 100Hz at 100 MHz SYSCLKOUT
    6. 	#endif	
    7.  
    8. 	//正交解码模块
    9. 	EQep1Regs.QDECCTL.bit.QSRC=00;		// 正交计数模式
    10.  
    11. 	//位置计数模块
    12. 	EQep1Regs.QEPCTL.bit.FREE_SOFT=2;   //软件仿真，仿真暂停，计数不停
    13. 	EQep1Regs.QEPCTL.bit.PCRM=00;		//模式1: 索引事件触发，计数器复位
    14. 	EQep1Regs.QEPCTL.bit.UTE=1; 		//单位定时器使能
    15. 	EQep1Regs.QEPCTL.bit.QCLM=1; 		// 当单位时间事件发生，锁存
    16. 	EQep1Regs.QPOSMAX=0xffffffff;       //最大位置
    17. 	EQep1Regs.QEPCTL.bit.QPEN=1; 		// QEP 使能
    18.  
    19. 	//边沿捕获模块
    20. 	EQep1Regs.QCAPCTL.bit.UPPS=5;   	// 正交解码器输出的AB边沿脉冲 QCLK/32 分频。
    21. 	EQep1Regs.QCAPCTL.bit.CCPS=7;		// 单位时基脉冲 = 系统时钟/128 分频。
    22. 	EQep1Regs.QCAPCTL.bit.CEN=1; 		// QEP 捕获使能

    2.5 结果计算

    结果在哪里？再看一下框图：LAT结尾就是锁存器，当事件到来会把计数结果记录进去。

     

     其中，

    QPOSLAT：事件触发锁存当前的位置数，

    QPOSSLAT：选通事件触发锁存当前的位置数，

    QPOSILAT：索引事件触发锁存当前的位置数，

    QCPRDLAT：事件触发锁存当前的时钟数，且计数器复位。

    例如要测速，用M/T法：

    单位事件内，

    m1 就是QPOSLAT当前值 - QPOSLAT前一个值。

    m2 就是QCPRDLAT。

    P值和编码器有关，fc就是边沿捕获模块的时基脉冲频率，这两个是常数。

    暂告一段落吧。

    通信协议I2C, SPI 等等后面再整吧。

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