MSP430G2553 频率、占空比、脉冲宽度测量

测量频率、占空比、脉冲宽度等信号数字量应该算是430中比较简单的一个实验，而且幸运的是TI官方的示例程序中有相关的内容。

传送门：

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?devices=MSP430G2553&node=AFB5DJx-bgFTI4ERhplnuw__IOGqZri__LATEST

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?devices=MSP430G2553&node=AFB5DJx-bgFTI4ERhplnuw__IOGqZri__LATEST

进行测量的重点是对信号上升沿和下降沿的捕获，这一点利用定时器的捕获功能就可以实现。

之后进行相关计算，计算也相对简单。

N1：捕获到第一个上升沿的数据；

N2：捕获到下降沿的数据；

N3：捕获到第二个上升沿的数据；

f0和t0根据自己的设置来决定。

本工程中设置P1.1引脚作为信号输入引脚，相关配置见MSP430的手册

参考代码：（仅供参考）

unsigned int Forward_Posedge_Flag = 1, Counting_Flag=0, Negedge_Flag=0;

unsigned long int Posedge1_data=0, Posedge2_data =0, Negedge_data=0;

double fre, duty_cycle, pulse_width;

int num=0; //测试用

int num1=0,num2=0;

void Calculate_Data();

void main(void)

{

    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;    // stop watchdog timer

    P1SEL|=BIT1; //set input as TA0.CCI0A at P1.1

    DCOCTL = CALDCO_16MHZ; BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ;

    TA0CTL = TASSEL_2 + TACLR + MC_2 + TAIE;

    TA0CCTL0  = CM_3 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE ;

    while(1)

    {

        __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);   // Enter LPM0

        __no_operation();                     // For debugger

    }

}

void Calculate_Data()

{

    Posedge2_data =  Posedge2_data + 65536 * (num1+num2);

    Negedge_data = Negedge_data +  65536 * num1;

    fre = 16000000.0 / (Posedge2_data - Posedge1_data) ;

    duty_cycle = ((double)(Negedge_data - Posedge1_data)) / ((double)(Posedge2_data - Posedge1_data)) ;

    pulse_width = ( Negedge_data - Posedge1_data) / 16.0 ; //unit:us

}

#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR

__interrupt void Timer_A(void)

{

    if(TA0CCTL0 & CCI)

     {

        if(Forward_Posedge_Flag)  //First rising edge captured

            {

                Posedge1_data = TA0CCR0;

                Forward_Posedge_Flag = 0;

                Counting_Flag = 1;

            }

        else if(Counting_Flag = 1 && Negedge_Flag==1) //Second rising edge captured

            {

                TA0CTL &=TAIE;

                TA0CCTL0 &= ~(COV+CCIE);

                Posedge2_data =  TA0CCR0;

                Calculate_Data();

                Counting_Flag = 0;

                Posedge1_data = 0;

                Posedge2_data = 0;

                Negedge_data = 0;

                Forward_Posedge_Flag = 1;

                Negedge_Flag=0;

                num=0;

                num1=0;

                num2=0;

                TA0CTL= TASSEL_2 + TACLR + MC_2 + TAIE;

                TA0CCTL0 = CM_3 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE ;

                __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits + GIE);  // Exit LPM0 on return to main

            }

    }

    else

    {

        // Falling Edge was captured

        if(Counting_Flag==1 && Negedge_Flag==0)

        {

            Negedge_data =  TA0CCR0;

            Negedge_Flag = 1;

        }

    }

}

#pragma vector = TIMER0_A1_VECTOR                //TAIFG中断

__interrupt void Timer_A_IV(void)

{

    if(TA0IV==0X0A)

    {

        num= num+1;

        if(Counting_Flag == 1 && Negedge_Flag==0)

        {

            num1++;

        }

        else if(Counting_Flag == 1 && Negedge_Flag==1)

        {

            num2++;

        }

    }

}

下面重点提一些内容：

1. 相对于给出的参考例程，代码中新增了TAIFG中断代码以正确地获得N1,N2,N3的值。在输入信号频率较低时存在TA0R计数溢出。（参考下图）

 2. 比较坑的一点：原本在新增中断中进行实时更新，也就是测量过程中对N2,N3直接加65536，但是最后在测试的时候数据乱飞，偶尔几次得到正确的结果，搞得头痛。。一开始实在没想到这样有什么问题。。最后决定在中断中仅仅进行比较简单的num++等操作累计溢出次数，最后算的时候再加和。

3. 捕获到第二个上升沿后进行计算，本人习惯性的disable掉了中断使能，算完之后再重新使能中断。曾经因为这一点也是让程序运行结果百思不得其解，有点无语之感。这里不这样写也许能用。

4.SMCLK设置为16MHz，如果设置的频率低了一点，能测量的高频信号的范围就更窄了。现在硬木口袋能提供的方波最高频率是50kHz，测试结果应该还可以。再高的频率以后找时间测试。。该死的疫情，我真的谢。。

5.紫色那一句表示判断捕捉到的是上升沿还是下降沿，这一点我也是从例程中才知道的。

6.一些符号说明：Counting_Flag表示捕捉到了第一个上升沿，Negedge_Flag表示捕捉到了下降沿。

附上一些测试结果：

1Hz 占空比50%

2Hz 占空比20%

 50Hz 占空比80%

 1000Hz 占空比50%

5000Hz 占空比40%

10kHz 占空比60%

 50kHz 占空比50%

总结：测量很不精确，有点赔钱之感。。 。

此外附上之前做的等精度测频法的结果，稍作对比。。

下面分别是1Hz，2Hz，10Hz，50Hz，1kHz，5kHz，10kHz，50kHz的结果

感觉效果也没有好到哪里去，用之前FPGA做的等精度测频效果更好。

FPGA等精度测频传送门：

Verilog设计练习 基于FPGA的等精度频率计_Krism0912的博客-CSDN博客

复制代码请复制代码段：

#include  

/**

 * main.c  2022/3/16 -- 3/17 Krism

 */

unsigned int Forward_Posedge_Flag = 1, Counting_Flag=0, Negedge_Flag=0;

unsigned long int Posedge1_data=0, Posedge2_data =0, Negedge_data=0;

double fre, duty_cycle, pulse_width;

int num=0; //测试用

int num1=0,num2=0;

void Calculate_Data();

void main(void)

{

    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;    // stop watchdog timer

    P1SEL|=BIT1; //set input as TA0.CCI0A at P1.1

    DCOCTL = CALDCO_16MHZ; BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ;

    TA0CTL = TASSEL_2 + TACLR + MC_2 + TAIE;

    TA0CCTL0  = CM_3 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE ;

    while(1)

    {

        __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);   // Enter LPM0

        __no_operation();                     // For debugger

    }

}

void Calculate_Data()

{

    Posedge2_data =  Posedge2_data + 65536 * (num1+num2);

    Negedge_data = Negedge_data +  65536 * num1;

    fre = 16000000.0 / (Posedge2_data - Posedge1_data) ;

    duty_cycle = ((double)(Negedge_data - Posedge1_data)) / ((double)(Posedge2_data - Posedge1_data)) ;

    pulse_width = ( Negedge_data - Posedge1_data) / 16.0 ; //unit:us

}

#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR

__interrupt void Timer_A(void)

{

    if(TA0CCTL0 & CCI)

     {

        if(Forward_Posedge_Flag)  //First rising edge captured

            {

                Posedge1_data = TA0CCR0;

                Forward_Posedge_Flag = 0;

                Counting_Flag = 1;

            }

        else if(Counting_Flag = 1 && Negedge_Flag==1) //Second rising edge captured

            {

                TA0CTL &=TAIE;

                TA0CCTL0 &= ~(COV+CCIE);

                Posedge2_data =  TA0CCR0;

                Calculate_Data();

                Counting_Flag = 0;

                Posedge1_data = 0;

                Posedge2_data = 0;

                Negedge_data = 0;

                Forward_Posedge_Flag = 1;

                Negedge_Flag=0;

                num=0;

                num1=0;

                num2=0;

                TA0CTL= TASSEL_2 + TACLR + MC_2 + TAIE;

                TA0CCTL0 = CM_3 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE ;

                __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits + GIE);  // Exit LPM0 on return to main

            }

    }

    else

    {

        // Falling Edge was captured

        if(Counting_Flag==1 && Negedge_Flag==0)

        {

            Negedge_data =  TA0CCR0;

            Negedge_Flag = 1;

        }

    }

}

#pragma vector = TIMER0_A1_VECTOR                //TAIFG中断

__interrupt void Timer_A_IV(void)

{

    if(TA0IV==0X0A)

    {

        num= num+1;

        if(Counting_Flag == 1 && Negedge_Flag==0)

        {

            num1++;

        }

        else if(Counting_Flag == 1 && Negedge_Flag==1)

        {

            num2++;

        }