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[参考译文] TMS320F280049：使用 HRCAP、eCAP、eQEP 进行精确的频率测量

admin
Guru**** 2297800 points
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/993382/tms320f280049-precise-frequency-measurement-with-hrcap-ecap-eqep

器件型号：TMS320F280049

大家好、

我已经在 这里询问了有关使用 HRCAP 进行精确频率测量的相关问题。

我想比较这三个模块(HRCAP、eCAP、eQEP)、以测量 方波的频率。

假设我们有一个占空比为50%的方波、运行频率为1-2MHz。 每个脉冲的宽度 取决于频率：0.25 μ s (2MHz 占空比为50%)至0.5 μ s (1MHz 占空比为50%)。  

请参见下图、其中显示了测量的信号：

我的问题：

Q1：这些模块中的每个模块是否都可以用于测量此类信号？

Q2：每个模块在最小和最大输入频率、占空比等方面有哪些限制？

Q3：每个模块可实现的时序分辨率是多少？

对于 SPRAAH1   和 SPRU807B 中的 eCAP I 、其中 eCAP 的时序分辨率为1/SYSCLKOUT。 那么、eCAP 在100MHz SYSCLK 上具有10ns 的时序分辨率是否正确？

对于 HRCAP I、 SPRS945F (7.11.2.1)中的时序分辨率为450ps、测量时间大于5usec。

对于 eQEP、我找到 SPRSP14D (7.12.4-1)、 其中时序分辨率被指定为 2个 SYSCLK。 在这里、我不确定是什么是分辨率。

您能总结一下每个模块的输入频率要求吗？   

感谢你的帮助。

谢谢、

Michael  

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    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Michael、

    以下是您的问题的答案：

    1.是的 eCAP、HRCAP 或 eQEP 可用于测量频率和占空比。

    2.唯一的限制是最大频率/最小脉宽持续时间。 (请参阅有关要求的数据表)

    几乎所有这些器件的最小输入脉冲宽度持续时间都是2*SYSCLK 周期=2*10ns =20ns。 除非您将 eCAP 与 GPIO 输入限定符一起使用(有关更多详细信息、请参阅数据表)

    3.分辨率是您列出的、eCAP=10ns (SYSCLK 周期)、HRCAP = 450ps (>5us)和 eQEP = 20ns (2*SYSCLK 周期)。

    所有模块的输入频率要求都差不多为50MHz。 它应满足您的1-2MHz 要求。 从占空比的角度来看没有限制。

    此致、

    Nirav

  • 0
    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Nirav、您好！

    非常好。 因此、理想情况下使用 HRCAP 模块以获得最佳分辨率。

    在上 一个问题 中、我从 Frank 得到了答案、即最小输入频率必须为9MHz。 与您的答案无关。  

    您的意思是：

    [引用 userid="214940" URL"~/support/microcontrollers/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/993382/tms320f280049-precise-frequency-measurement-with-hrcap-ecap-eqep/3670099 #3670099">所有模块的输入频率要求都差不多为50MHz。 它应满足您1-2MHz 的要求。[/QUERP]

    Q1：测得信号所需的最低频率是多少？ (我假设信号的最大测量输入频率为50MHz)。

    此外、我还想进一步了解一下 HRCAP 的工作原理。 主要是为了更好地了解内部的流程、以及是否降低 MCU 的流程功耗等

    Q2：HRCAP 是否有一些深入的手册？ (我找到了一些 SPRUI10  、但它们通常只描述性能、要求等。)

    它是否用作独立的硬件模块、而该模块不像 GPIO 等常规外围设备那样占用大量 MCU 处理时间？  

    Q3： 最重要的是、在捕获信号和将数据输入以便进一步处理之间是否存在任何延迟？ 例如、HRCAP 作为软件工作、为其提供独特的分辨率。  

    如果 HRCAP 和数据之间有几十微秒的延迟、我可能无法使用它。

    Q4：HRCAP 类型0和类型1之间的功能(延迟、分辨率等)是否存在差异？  

    我拥有 F28069M、但我可能更喜欢使用 F280049C、因为它是较新的设计。

    谢谢你 Nirav

    此致、

    Michael  

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    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你(们)好，Michael

    Frank 是对的、我忽略了、如果您查看数据表、您会看到 HRCAP 最大输入频率为9MHz。

    您的问题答案：

    1、最小输入频率没有限制。 在您的应用中、如果您的输入频率为1-2MHz、您可以使用 eCAP/HRCAP、这两个器件都应该起作用。 在您的应用中、如果您可以使用20ns 分辨率、则可以使用 eCAP。

    2.请参阅技术参考手册，它提供了有关 HRCAP 的更多详细信息。 但是、为了回答您的问题、HRCAP 和 eCAP 是相同的、只有 HRCAP 的不同之处在于它具有高分辨率块来捕获 SYSCLK 周期内的任何边沿。 ECAP/HRCAP 是基于计时器的模块、它将捕获时间戳并根据您的配置方式停止计时器。 但您仍然需要 CPU 来处理捕获的值并计算频率/占空比。

    https://www.ti.com/product/TMS320F280049

    3.我并不完全理解你对延迟的问题，但正如我在第2点所说的那样，HRCAP 将捕获事件并停止计数器，并根据用户的定义生成中断。 之后、CPU 必须读取计时器值以进行进一步处理。 但这不会改变捕获的时间戳、因为计数器将在事件发生后停止。 如果您在连续模式下定义它、而不是在两次捕获之间定义、如果您不读取值、则可能会丢失之前捕获的值。 ECAP 还具有 DMA 访问权限。

    4.如果您想使用 HRCAP、我建议您如前所述使用较新的器件 F280049C。 它在校准电路中有一些改进。 有关任何时序差异的更多详细信息、请参阅数据表。

    此致、

    Nirav  

  • 0
    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Nirav、您好！

    弗兰克可能无意中写了相反的字。  

    F28004x 器件上的 HRCAP 需要110ns 的最小脉冲、该脉冲适用于大约9MHz 的信号、因此不适用于您的1MHz 信号。 (1-2 MHz 的信号符合此要求、因为脉宽为500 - 250 ns)。

    根据您的答案和 SPRS945F 、最小脉宽110ns (220ns 1周期)对应于4.54MHz 的最大频率(50%占空比 PWM 信号)是正确的？

    您的第三季度-  

    [引用 userid="445784" URL"~/support/microcontrollers/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/993382/tms320f280049-precise-frequency-measurement-with-hrcap-ecap-eqep/3670312 #3670312"]Q3： 最重要的是、捕获信号和输入数据以便进一步处理之间是否存在任何延迟？ 例如、HRCAP 作为软件工作、为其提供独特的分辨率。  [/报价]

    我想知道是否有一些特殊的软件后处理能够为其提供高分辨率、但会增加测量后的延迟。 它看起来不像。  

    为50微秒的频率捕获信号后、MCU 将读取 HRCAP 的寄存器。 我想知道在完成50微秒的测量和 MCU 结果的可访问性之间会有什么延迟？ MCU 计算频率的进一步处理时间可能很短(达到几百 ns)。

    谢谢你。

    此致、

    Michael

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    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Michael、

    Nirav 本周已不上班、因此现在将接管这项工作。 正确、我错误地将输入信号要求读作10MHz 而非1MHz。 HRCAP 应该适合您。

    最小脉冲宽度为110ns、工作频率高达9MHz。 但是、您尝试捕获的信号的频率取决于您是测量占空比还是频率。 方波将出现上升->下降->上升以表示一个周期。 要测量频率、您需要捕获上升->上升、这意味着您的频率可以使用 HRCAP 为9MHz、以满足110ns 要求。

    但是、如果您尝试捕获同一信号的占空比、则不起作用、因为上升-下降或下降-上升之间的差值大约为半个110ns。 实际上、如果您要测量占空比、则如您所指出的那样、在50%占空比下、信号的最大值必须为4.5MHz。 针对非50%占空比进行相应调整。 此处的最小脉冲宽度要求仅指2个事件(上升或下降)之间的时间差。

    对于延迟问题、ECAP/HRCAP 没有后处理块、因此在捕获事件后、您需要触发中断并对其进行处理。 此外、只有4个 ECAP 事件、因此如果信号为1MHz (即50个事件)、实际上无法一次性捕获50us 的事件。 在您的情况下、最好使用 DMA。 您可以将 DMA 设置为在50个 ECAP 捕获事件发生在存储器中的某个位置时传输这些事件。 在这50个 DMA 传输完成后、您可以触发中断来处理它们。 请告诉我们这是否不清楚。

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    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Frank、

    是的，我仅测量1-2MHz 方波信号的频率，测量上升->上升。 占空比不是我的关注点。 它们始终为50%。

    我对您的回答有几个问题：

    [引用 userid="146390" URL"~/support/microcontrollers/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/993382/tms320f280049-precise-frequency-measurement-with-hrcap-ecap-eqep/3674955 #3674955"]此外、只有4个 ECAP 事件、因此如果信号为1MHz (即50个事件)、实际上无法一次性捕获50us 的事件。 在您的情况下、最好使用 DMA。 您可以将 DMA 设置为在50个 ECAP 捕获事件发生在存储器中的某个位置时传输这些事件。 在这50个 DMA 传输完成后、您可以触发中断来处理它们。 如果这一点不清楚、请告知我们。

    当您谈论4个 ECAP 事件时、它是否也对应于 HRCAP 事件？  

    在使用 DMA 时、MCU 必须在每个4个事件(4个上升->上升)后从 HRCAP 寄存 器获取值并保存它、因此每1-2微秒间隔必须有 MCU 输入。 由于它是 DMA - HRCAP 可以不间断运行、只有 MCU 每隔几微秒就会从 DMA 中保存值。 50 μ C MCU 将获取所有保存的值并进行处理。

    MCU 应具有足够的时间来保存所有值而不会丢失任何样本、因为它的运行速度比信号快100倍。 对吧？

    这两个进程能否同时运行？ 持续捕获数据(无停止)并每50微秒处理一次？  

    即使在 MCU 处理数据期间、MCU 也可能在 处理过程中始终停止、并在 HRCAP 中的新数据可用时从 DMA 保存新数据。 对吧？

    谢谢 Frank、

    此致、

    Michael

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    TI__Guru**** 2297800 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Michael、

    好的、如果您只对频率感兴趣、那么9MHz 是您的上限。 您在以下问题的答案：

    1.是的、4个事件也扩展到 HRCAP。 请记住、HRCAP 是 ECAP 的扩展。 TRM 中概述了一些注意事项、但这4个事件也适用。 我认为您的输入信号足够慢、您实际上可能只需使用1个事件即可摆脱这种状态。

    2. DMA 表示设置后无 CPU 干预。 在这种情况下、在每4个事件后、DMA 将把这4个捕获的值传输到 RAM 中的某个位置、而无需 CPU 干预、并一直执行此操作、直到48或52个捕获完成。 之后、DMA 将触发一个中断来为这些捕获提供服务。 这就是 CPU 的用武之地。

    3.如上所述，软件/CPU 发挥作用的唯一一点是当您处理中断中的捕捉时。 至于是否有时间在当前中断中完成处理并等待下一个中断、具体取决于您正在进行的处理。

    4、可以在硬件中同时运行。 ECAP 捕获和 DMA 保存到存储器的操作将在硬件中完全发生。 您只需确保处理时间不会超过中断频率。 本质上、您需要在 DMA 开始从头重新写入表之前完成处理、否则数据将过时。

    5.是的，您可以随时停止此操作。 例如、在接收到中断后、您可以在开始处理数据之前停止 ECAP 再进行捕获、从而不会覆盖捕获表。 完成处理后、您可以重新布设 ECAP、退出中断并等待下一组捕获。

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    弗兰克、

    完美、这就是我需要知道的。

    1 -您是指使用一个事件而不是4个事件？ 我想4将使平均值更好、并提供更高的精度。

    2 - 5 -理想情况下、根据 一个捕获事件中的48-52个事件计算平均值。 则无需停止捕获新数据。 问题是 MCU 是否可以  在一次新的捕获覆盖之前(0.25uec)之前完成此计算、还是应在其他位置复制48-52个捕获、以防止在新的测量周期的下一个50 uec 内通过新的测量和处理覆盖它们？

    我的应用程序对感应到的数据之间的延迟非常敏感、并在后处理后将其转发(平均值、查找表等)。 因此、我不想在处理过程中丢失任何测量数据。

    谢谢、

    Michael  

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    TI__Guru**** 2297800 points
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    Michael、

    我的意思是因为你只捕获上升沿、所以你不需要使用全部4个事件、但是用这种方式为4个事件设置 DMA 会稍微有点棘手。 为了简单起见、您只需设置1个事件并一次传输1个 DMA、而不是4个 DMA。 在这种情况下、确保 DMA 的利用率较高、但这一切都发生在硬件中、因此不会给其他任何东西带来负担。 我建议您先了解系统的工作原理、然后再将系统一次增加到4个事件。

    2、如果信号为1MHz、并且您捕获50个周期、那么您的处理总共需要5000个时钟(100MHz)。 但是、在您获得中断以在数据被覆盖之前复制数据后、您有100个 sysclks (1MHz 周期、假设您每次仅捕获1个事件)。 本质上、您有更多的处理时间、但在数据过时之前的时间很短。

    您可以使用2种方法来实现这一目的：您可以在处理中断前立即复制数据、也可以使用 DMA 来实现这一目的。 基本上、在 DMA1完成最初的50次传输后、它不会触发处理中断、而是触发 DMA2将内容复制到缓冲区位置。 第二个副本的速度要快得多、因为它将以 SYSCLK 速率而不是 ECAP 捕获速率发生。 DMA2完成内容缓冲后、它将触发处理中断、该中断适用于缓冲内容、而不是原始传输。 处理中断结束并循环重复。

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    TI__Guru**** 2297800 points
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    我测试建议的方法并告知您。

    感谢 Frank 的所有支持。