STM32中采用DMA實現(xiàn)方波的產生和捕獲
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4 采用DMA+TIMx實現(xiàn)多路方波的捕獲
假設有一個方波需要記錄并分析。一種方案是設置CPU引腳在上升沿和下降沿中斷，然后在中斷中記錄該時刻。這種處理方式的實時性和效率會差一些，因為進出中斷本身就需要一定的指令周期(Cortex-M3為12+12或6+12個系統(tǒng)周期)，而且需要考慮多個中斷同時發(fā)生的最壞情況，對可檢測方波的最大頻率有一定的限制。另一種方案是采用輪詢的方式不斷查詢該引腳的狀態(tài)并記錄上升沿和下降沿的時刻，這種方式下系統(tǒng)幾乎不能處理其他的任務了。
采用DMA+TIMx的方式來捕獲上升沿和下降沿時刻，有利于提高系統(tǒng)的實時性和執(zhí)行效率。通過TIMx的捕獲功能將方波的電平跳變時刻記錄在比較／捕獲寄存器中，然后DMA將該值自動傳輸?shù)絻却?，只有當DMA觸發(fā)半滿或全滿事件時CPU才需要進入中斷處理數(shù)據。通過記錄方波的上升沿和下降沿時刻，然后將兩個時刻相減，進而就能得到所有低沿和高沿的寬度，最后進行后續(xù)的分析處理。這種方式下中斷頻率僅為方波頻率的4／N(N為緩沖區(qū)大小)。
圖1為TIMx工作在捕獲模式下一個通道的示意圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161424.htm
其中TI1為CPU引腳的輸入，經過濾波(新的電平必須保持一定時間才認為有效，以防止高頻噪聲的干擾)后進入后繼的邊沿極性選擇，最后經過分頻作為捕獲信號的輸入。這里TI2F為相鄰通道經過濾波后的信號，也就是說一個引腳的信號可作為TIMx兩個通道的輸入捕獲信號，這樣信號只需要接一個CPU引腳就可以觸發(fā)兩個時鐘通道了。
將輸入方波接到CPU一個引腳上，假設該引腳對應于圖上的TI1，設定其在下降沿觸發(fā)通道1的捕獲事件，而其在上升沿觸發(fā)通道2的捕獲事件，事件發(fā)生后申請DMA將捕獲的比較／捕獲寄存器的值保存起來。示例代碼如下：
其他部分與第3節(jié)中比較輸出的代碼基本一致。
5 總結
測試中STM32系列微控制器工作在36 MHz，可產生出1路最高1．5 MHz的方波，可捕獲1 MHz的方波，而此時CPU的執(zhí)行幾乎不受影響。這里采用DMA來實現(xiàn)方波的產生和捕獲，極大地提高了系統(tǒng)的實時性和執(zhí)行效率，減少了中斷次數(shù)，節(jié)省了寶貴的資源。這種方案也可以用來實現(xiàn)高效的模擬串口。
DMA的傳輸需要多個系統(tǒng)周期的，例如采用DMA實現(xiàn)內存到內存的搬移，每次傳輸需要5個系統(tǒng)周期，而內存到外圍的一次傳輸需要2個APB周期+5個AHB周期。這樣用上述方法產生的方波最小沿(低沿或高沿)為14個周期(包括比較／捕獲寄存器到內部影子寄存器的傳輸?shù)?。若有更高的需求，應考慮其他的實現(xiàn)方案。另外，若有多個DMA同時工作，應考慮最壞情況下DMA的響應時間，以避免錯誤發(fā)生。
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