平头哥助力中科昊芯HX2000系列芯片之HRCAP高精度脉冲捕获
随着能源需求的日益短缺，科技的日趋智能化，高精度精密控制已日趋成为人们生产生活的必然趋势，中科昊芯顺应时代要求，推出适用于高精度工业自动化运动控制的新版HXS320F28034PNT数字信号处理器DSP，芯片HRCAP模块以数百皮秒内的典型分频率测量外部脉冲的宽度，可更有效助力于工程师实现3D精密打印、超声波声纳测距与气体检测、扫地机器人与数控机床等精密测量功能。
自平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“CDK”）V2.12.1支持HXS320F28034PNT芯片调试以来，本期以HRCAP捕获变频PWM输出实例对HRCAP脉冲捕获原理展开介绍。
HXS320F28034PNT HRCAP高精度脉冲捕获原理如下，通过控制寄存器HCCTL[HCCAPCLKSEL]选择HRCAP时钟，HCCAPCLK以系统时钟SYSCLK或倍频时钟PLLCLK产生16位计数HCCOUNTER，通过校准寄存器HCCAL[HRPWMSEL]选择HRCAP边沿探测逻辑，运行于正常分辨率或高分辨率捕获模式，通过HRCAPxINTn中断触发响应PIE执行：当检测到上升沿与下降沿时，通过计数捕获产生HCCOUNTER值，并在计数器复位为0之前被捕获到16位寄存器HCCAPCNTRISE0与HCCAPCNTFALL0，即实际低电平和高电平脉冲宽度分别为HCCAPCNTFALL0+1和HCCAPCNTRISE0+1，等待下一脉冲周期上升沿时载入上升沿与下降沿捕获寄存器HCCAPCNTRISE1与HCCAPCNTFALL1。通过GPIOMUX配置外设引脚捕获功能，从而输出相应的PWM波。因此在同一时间间隔内，下降沿捕获相比上升沿捕获，可捕获到的脉冲边沿计数增加一倍，使得捕获分辨率提高一倍。
由此设计高分辨率脉冲捕获实例：HRCAP1与HRCAP2分别捕获两组向下计数与向上计数，频率在30kHz~120kHz间变化的PWM波上升沿与下降沿，通过GPIOMUX配置HRCAP输出引脚GPIO26与GPIO27上输出相应的PWM波，故硬件连接为GPIO0-GPIO26、GPIO2-GPIO27，如下图所示。
实例所采用软硬件开发环境如下表所示：
CDK下载地址：https://occ.t-head.cn/community/download?id=575997419775328256
开发板申请地址：http://haawking.cn/core28034
仿真器申请地址：http://haawking.cn/DSP-EMULATOR
基于以上分析，在CDK上开发HRCAP捕获变频PWM输出程序，代码包括：HRCAP与EPWM外设GPIO引脚、捕获功能配置程序，HRCAP捕获两组向下计数与向上计数，频率在30kHz~120kHz间变化的PWM波上升沿与下降沿的中断服务程序，主程序调用执行。
CDK上开发HRCAP捕获变频PWM输出程序，其编译结果为：
编译通过后，就可以开始调试了，其调试结果如下：
调试后，HRCAP输出捕获的PWM周期变化波形如下：
为证明HRCAP的高精度脉冲捕获有效性，本设计实例采用ECAP与HRCAP捕获两路向下计数、同等周期范围变化的PWM波进行对比，同时通过设置LED1闪灯来对比ECAP与HRCAP的捕获时间，效果如下：
从图中可以看出，HRCAP相较于ECAP脉冲捕获用时减少一半，故能更加精细地读出同等变频PWM波的输出频率变化，因而测量更加精准。
关于中科昊芯
“智由芯生 创享未来”，中科昊芯是数字信号处理器专业供应商。作为中国科学院科技成果转化企业，瞄准国际前沿芯片设计技术，依托多年积累的雄厚技术实力及对产业链的理解，以开放积极的心态，基于开源指令集架构RISC-V，打造多个系列数字信号处理器产品，并构建完善的处理器产品生态系统。产品具有广阔的市场前景，可广泛应用于工业控制及电机驱动、数字电源、光伏、储能、新能源汽车、消费电子、白色家电等领域。
