【正文】 //捕獲單元 1 的堆棧狀態(tài)位為空，即沒有值壓入堆棧 =0x0500。//所有捕獲單元和正交編碼脈沖電路的寄存器清零，禁止捕獲單元 1和 2， FIFO 堆棧保持原樣， //捕獲單元 1選擇定時器 2為時鐘基準(zhǔn)，捕獲單元 1 檢測上升沿 =0x0290。 （ 3）各項評測指標(biāo)表明本方法是切實可行的。在信號占空比為 10%，頻率 10Hz～ 1KHz，我們達(dá)到的指標(biāo)為在幅值 ～ 5V，頻率 10Hz～ 1KHz 內(nèi)占空比最大測量誤差為 5e? ；測脈寬時我們達(dá)到的指標(biāo)為在幅值 ～ 5V，脈寬范圍為 s～ 1s，在要求的測量范圍為 100μ s～ 10ms，最大誤差為 2%的情況下，脈寬的精度為 5e? , 達(dá)到指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了題目要求的精度。我們達(dá)到的指標(biāo)為方波在幅值 ～ 5V，頻率范圍為 1Hz～ 50MHz，且在 ～ 3V 范圍內(nèi)最大測量誤差為 6e? ，在 10Hz～ 3MHz 最大相對誤差為 6e? ；正弦波在幅值 ～ 5V，頻率范圍為 1Hz～ 50MHz，且在 ～ 3V范圍內(nèi)最大測量誤差為 5e? ，在 10Hz～3MHz 最大相對誤差為 5e? ，達(dá)到指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了題目要求的精度。 31 標(biāo)準(zhǔn)信號 方波 正弦波 測量值 測量誤差 測量值 測量誤差 信號 幅值 為 60mV 1 FR=10Hz TR=100000μ s 2 FR= TR=μ s 1e6 3 FR=3MHz 1e6 1e6 TR= s 1e6 1e6 結(jié)論 根據(jù)上述測量結(jié)果，該設(shè)計在誤差最大的點精度均達(dá)到指標(biāo)，故可以說本設(shè)計在所有要求的頻段內(nèi)均達(dá)到了發(fā)揮要求指標(biāo)。 周 期 性 脈 沖 波 信號 脈寬 （μs） 標(biāo)準(zhǔn)信 號 0. 50 100 10000 1000000 測量脈寬 相對誤差 % 2e5 信號頻率 （ 10%占 空 比） 標(biāo)準(zhǔn)信號 10Hz 100Hz 500Hz 1K Hz 測量占空比 相對誤差 由上面的數(shù)據(jù)可以得出 了測量脈寬和占空比均能達(dá)到指標(biāo)。對于周期性脈沖信號的脈寬和占空比測量，脈寬越窄，其內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖越少，精度越差，故在 Fx=1KHz，占空比為 10%時，精度最差。 表 2 頻率 /周期測量結(jié)果表 標(biāo)準(zhǔn)信號 （信號幅值為 ） 方波 正弦波 測量值 測量 誤差 測量值 測量 誤差 1 FR=10Hz TR= s e6 e5 2 FR=20Hz 2. 11 e5 TR= s 29 200 Hz 以 下 3 FR= 1. 66 e6 e5 TR= s 1e6 4 FR= Hz 1e6 TR= s 1e6 5 FR=170 Hz 1e6 TR= s 1e6 6 FR= 1e6 TR= s 1e6 表 3 占空比測量結(jié)果 200 Hz 以 上 7 FR=375Hz 4 1e6 4 1e6 TR=667μ s 1 1e6 7 1e6 8 FR=750Hz 2 1e6 6 6 TR=333μ s 3 1e6 9 9 FR=10KHz 5 5 TR=s 4 6 4 6 10 FR=96KHz 6 1e6 6 1e6 TR=7μ s 3 1e6 3 1e6 11 FR=767953.125KHz 0 1e6 0 1e6 TR=μ s 6 1e6 6 1e6 12 FR=1MHz 0 1e6 0 1e6 TR= s 2 1e6 2 1e6 13 FR=3MHz 0 1e6 0 1e6 TR=μ s 0 1e6 0 1e6 30 14 FR=15MHz 15000050.0 6 15000050.0 6 TR=7μ s 4 6 4 6 15 FR=Hz 49900436.0 6 49900436.0 6 TR=3μ s 6 6 由上述數(shù)據(jù)可知本設(shè)計測量結(jié)果均能達(dá)到系統(tǒng)發(fā)揮部分 指標(biāo)。 對于方波和正弦波信號頻率和周期的測量，在中頻段為等精度，在高低頻段，標(biāo)準(zhǔn)填充脈沖的個數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 20 萬個，誤差小于中頻段，故理論上測量誤差最大的地方應(yīng)出現(xiàn)在中低頻段分界點至中高段分界點之間的頻率，由于在等精度測量當(dāng)202000Ny? 時，取 1 1 200 000T PR N y?? 由于不一定為整數(shù)，假設(shè)2 0 0 0 0 0 1a Ny a? ? ?（ a為整數(shù)） , 則取 200 000 1Ny a??，顯然在中頻段只有當(dāng)Ny可以被 202000 整除時，一個門閘時間內(nèi)剛好 202000 個標(biāo)準(zhǔn)填充脈沖，當(dāng)不能被202000 整除時， T1PR+1 所取得值大于 202000Ny ，故在這些點每個門閘時間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)脈沖的個數(shù)大于 202000 個，誤差小于 1202000 ，所以測量中誤差最大的點為每個門閘時間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)填充脈沖的個數(shù)等于 20 萬個時所對應(yīng)的被測信號頻率。 1ppm。 28 7 評測與結(jié)論 評測 在系統(tǒng)評測中，本設(shè)計選用 Tektronix AFG3101 標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器發(fā)出的信號作為被測信號。 (2)硬件部分使用了 TI 公司推出的高速比較器來實現(xiàn)對被測信號的整形，方法簡單、實用、經(jīng)濟(jì)，而且對被測信號的極性無要求，擴(kuò)展范圍廣。 6 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計與創(chuàng)新 本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵就是合理利用了 DSP 的比較輸出 PWM 波，用捕獲單元捕捉到該電平的跳變，從而實現(xiàn)了閘門與被測信號的同步，使測量誤差僅取決于高頻標(biāo)準(zhǔn)填充脈沖的個數(shù)。 27 開 始S C I 模 塊初 始 化發(fā) 使 能 送 ?根 據(jù) b u f f e r 中 的 內(nèi) 容 將 相 應(yīng) 的數(shù) 據(jù) 送 到 S C I 發(fā) 送 緩 沖 寄 存器 發(fā) 送發(fā) 送 完 畢 ?重 新 初 始 化P I E 模 塊使 能 F I F O操 作 并 接 收接 收 緩 沖 寄 存 器 的 結(jié)果 送 緩 沖 寄 存 器B u f f e r 數(shù) 組 的 內(nèi) 容與 指 定 字 符 判 斷使 能 發(fā) 送F I F O 操 作清 除 發(fā) 送中 斷 標(biāo) 志清 除 接 收 中 斷 標(biāo)志 , P I E 中 斷 中 斷響 應(yīng) 位YNNYYN( a ) 主 程 序( b ) 發(fā) 送 中 斷 程 序( c ) 接 收 中 斷 程 序使 能 中 斷中 斷 ?響 應(yīng) 相 應(yīng) 的 中 斷服 務(wù) 函 數(shù) 并 清 中斷 標(biāo) 志 位結(jié) 束YN 圖 下位機(jī)軟件流程圖 程序說明：由上位機(jī)發(fā)送約定的字符到 DSP， DSP 接收到的字符并判斷比較后，使能發(fā)送中斷，并且發(fā)送與約定字符相對應(yīng)的數(shù)據(jù)所處理成的字符串到上位機(jī)。本界面的數(shù)據(jù)采用實 時顯示的方式，可以實時刷新 。 其軟件設(shè)計流程圖如圖 所示 。應(yīng)用 VC++開發(fā)串行通信目前通常有如下幾種方法：一是利用 Windows API 通信函數(shù)；二是利用 VC 的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù) _inp、 _inpw、 _inpd、_outp、 _outpw、 _outpd 等直接對串口進(jìn)行操作；三是使用 Microsoft Visual C++的通信控件（ MSComm）；四是利用第三方編寫的通信類。 串口通訊的軟件設(shè)計 通訊部分的軟件由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件組成，下面分別介紹。 由于 AD 轉(zhuǎn)換需要一定的時間，所以對于高頻信號，受采樣頻率的限制， DSP模塊無法準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)被測信號波形，本設(shè)計中經(jīng)實際調(diào)試發(fā)現(xiàn)， 28 系列 DSP 最多只能實時復(fù)現(xiàn) 30KHz 左右的被測信號波形，對于高頻信號則要采用等效采樣方法，而且要求被測信號為周期性的信號。為了能觀察到連續(xù)的采樣波形，可以利用條件斷點功能，使程序運行到采樣數(shù)組下標(biāo)計數(shù)器值為 1023 或者 0時自動停止 。本設(shè)計中，用一個長度為 1024 的數(shù)組來存放采樣得到的數(shù)值。假設(shè)采樣周期 10ms，即 fPWM=100，根據(jù)公式 11P W M C P U Tf f T P R T P S H IS P CP? ? ?，其中 fCPU=150MHz， 25 HISPCP=2， TPST1=128， 我們就能得到定時器的周期值約為 5860。利用 ADC 采樣時，采樣頻率是通過 EVB 中定時器４的周期值來決定的。//復(fù)位 ADC 模塊 asm( RPT 10 || NOP)。 // ADC 上電完成后的延時 } 事實上，如果使用上面這個 TI 提供的 AD 初始化函數(shù)，有可能導(dǎo)致 AD 中斷不能穩(wěn)定觸。 //對 ADC 模塊其余部分上電前的延時 = 1。//在 定義的函數(shù) = 0x3。請勿必注意：必須確保 頭文件中定義的 CPU_RATE（以 ns 位單位）和當(dāng)前 CPU 時鐘的實際周期一致。延遲一定時間（這里取 8ms）后對 ADC 模塊的其余部分上電。 一般 ADC 的輸入電壓值 Vin（模擬量）和采樣值 D（數(shù)字量）的關(guān)系如下： ( ) ( 2 1 )nR E F R E F R E FV in D V V V? ? ?? ? ? ? ? 在我們的 eZdsp2812 實驗系統(tǒng)中， ADC 的 VREF端被接到 0V， VREF+被接到 ，同時這個內(nèi)部 ADC 的分辨率是 12位的（ n=12），所以上述關(guān)系就變成了： 3 .0 ( ) 4 0 9 5Vin D V?? 在 CCS 中建立工程時，在前面測頻率的工程基礎(chǔ)上添加一些代碼就可以了。 采樣保持獲取時間窗具有單獨的預(yù)分頻控 制。 排序器可工作在“啟動／停止”模式，允許多個按時間排序的觸發(fā)源同步轉(zhuǎn)換。多個觸發(fā) 源用于啟動轉(zhuǎn)換（ SOC）序列： 軟件：軟件立即啟動（用 SOC SEQn 位）； EVA：事件管理器 A（ EVA中的多個事件源可以啟動轉(zhuǎn)換）； EVB：事件管理器 B（ EVB中的多個事件源可以啟動轉(zhuǎn)換）； －外部引腳： ADCSOC 引腳。雖然具有豐富的輸入通道和兩個排序器，但是 ADC 模塊只有一個轉(zhuǎn)換器。 DSP2812 的 ADC 模塊有16個通道，可配置為兩個獨立的 8通道模塊，方便為事件管理器 A和事件管理器 B服務(wù)。如果已發(fā)生了捕獲單元 4 的中斷事件，則要把定時器 T3 的溢出次數(shù)清零，當(dāng)發(fā)生捕獲單元 5 的中斷事件時，就可以通過捕獲單元 4 和捕獲單元 5 捕獲的定時器 T3 的值，以及這時候定時器 T3 的溢出次數(shù)，可以算出脈寬，進(jìn)而利用脈寬和周期算出占空比 。 在該模塊中，定時器 T3 在每次發(fā)生溢出事件時，都要先查詢捕獲單元 4 中斷標(biāo)志位，看是否發(fā)生了中斷事件。如果已發(fā)生了中斷事件，還要查捕獲單元 4的中斷標(biāo)志位是否置位，如果沒有置位，則讀出捕獲單元 5 堆棧頂層的值，并丟失它，以確保每次都是先發(fā)生捕獲單元 4的中斷事件，然后清捕獲單元 5的中斷標(biāo)志位，返回等待。捕獲單元 4，捕獲單元 5 的狀態(tài)寄存器中的 FIFO 堆棧狀態(tài)設(shè)置成已有一個輸入值壓入棧，這樣每捕獲一個值，捕獲中斷標(biāo)志位都會置位。測量時，當(dāng) CAP4 捕獲上升沿時，立即使能 CAP5為下降沿補(bǔ)獲，在每次的 CAP5 捕獲中斷中計算脈寬。若不是，則表示已經(jīng)發(fā)生了兩次比較匹配，那么就直接讀捕獲單元 1 捕獲的兩個值，以及定時器 T2的溢出次數(shù)，計算頻率、周期 。如果發(fā)生了，那么捕獲單元T1就要捕獲這時刻定時器 T2 的值，還要判斷是否是第一次發(fā)生比較匹配。當(dāng)溢出次數(shù)清零后才開始記溢出次數(shù)，直到第二次發(fā)生比較匹配。若信號頻率為中高頻段則重新配置定時器 T1，定時器 T2的寄存器，在定時器 T1的下一個定時周期內(nèi)計算出頻率，周期。 測頻率、周期模塊 在該部分初始化時，要進(jìn)行以下配置：通用定時器 T1 時鐘輸入為外部定時器時鐘，通用定時器 T2 時鐘輸入為內(nèi)部時鐘輸入，用來對標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行計數(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)脈沖由外部 30MHZ 的有源晶振 提供；捕獲單元 1 設(shè)置為上升沿捕獲，用來捕獲 T1PWM引腳輸出 PWM 波的上升沿，