可測量脈沖寬度的微控制器串行端口

很多工業(yè)與儀表系統(tǒng)都需要測量脈沖輸入的持續(xù)時間，如轉(zhuǎn)速傳感器、外部系統(tǒng)的門控與選通脈沖，以及PWM（脈沖寬度調(diào)制）輸入的頻率等。設計者是采用片上定時器和邊沿驅(qū)動的中斷。但是，如果這些元件不可用，可以用片上的串行同步接收器做這類測量。

　　可以根據(jù)需要的時序精度，設定串行接收器的波特率。接收器每8 bit后中斷微控制器。可以在應用程序中插入脈沖寬度采集例程，用于讀取ISR（中斷服務例程）接收到的字節(jié)。它會統(tǒng)計和累加接收到的0和1字節(jié)，以測量出進入脈沖的持續(xù)時間（圖1）。

　　算法測量a的是兩個連續(xù)上升沿之間的持續(xù)時間。當微控制器收到一個既不是0xff也不是0x00的字節(jié)時，就檢測到了一個上升沿或下降沿。如果一個字節(jié)小于0x80H (100 000b)，則該字節(jié)表示一個上升沿。如果字節(jié)等于或大于該值，則該字節(jié)表示一個下降沿。

　　前上升沿將位計數(shù)器重置為上升沿字節(jié)中拖尾1的個數(shù)，方法是將向右移位。位計數(shù)器在每個字節(jié)來到時加8，也包括標志下降沿的那個字節(jié)。當計數(shù)器接收到后上升沿（由下一個上升沿字節(jié)標志，它大于0x80H但小于00H）時，它再次統(tǒng)計該字節(jié)中領先0的個數(shù)，并將此數(shù)加到累加位計數(shù)器上。此時的累加位計數(shù)與脈沖鏈的時間周期相關，其因數(shù)等于波特率。

　　圖2表示一個200Hz的脈沖鏈，兩個上升沿之間的時間為5ms。波特率為256kbaud。在一個測量周期內(nèi)，假設前上升沿的標志為0011 1111b。微控制器將其向右移位，統(tǒng)計拖尾1的數(shù)目，位計數(shù)器初始化為6。這個計數(shù)對應的時間約為23.43 μs。

　　接下來，上升沿字節(jié)前的每個字節(jié)都使位計數(shù)器加8。簡單計算表明，共有159字節(jié)，即1272位。此時，計算的總位數(shù)為1278位，包括在第一個上升沿字節(jié)中收到的6個1。

　　現(xiàn)在，脈沖鏈遇到了拖尾的上升沿字節(jié)，其值為0011 1111b。做這個計數(shù)時，需要將0左移，統(tǒng)計為兩個位。兩上升沿之間的總位數(shù)就是1280bit。在256 kbaud速率下，這個數(shù)字精確地對應于5 ms或200 Hz。

　　可以根據(jù)自己的應用需求，對這種位計數(shù)概念作修改。如果只需要測量低周期的脈沖，需要探測一個下降沿，并累計位數(shù)，直到遇見一個上升沿。可以將這種概念用于讀取進入的PWM信號，方法是讀取一個已知進入脈沖頻率的高周期。