Timer - Input Capture
목적
- Input Capture 동작을 이해하고 DAVE App 을 살펴보고 이해하자.
참고자료
- [Capture] (DAVE APP on-line help)
Timer
타이머는 주기적인 클럭 신호를 카운터의 입력으로 활용한 것이다. 중요 활용 용도는 다음과 같다.
- 일정 시간 간격으로 주기적인 이벤트를 발생하는 것이다. (Periodic Timer)
- 일정 시간 간격, 혹은 시간 경과 후에 외부로 신호를 발생할 수 있다. (Output Compare)
- 외부 신호의 발생 시각을 알 수 있는 용도로 활용할 수도 있다. (Input Capture)
Periodic Timer (Output Compare)
- Timer 참고
Input Capture
Input Capture 타이머에는 카운터 레지스터(Counter Register)에 연결된 캡쳐 레지스터(Capture Value Register)가 있다. 카운터 레지스터의 값은 일정한 클럭 속도 (일반적으로 프로세서 클럭신호)로 지속적으로 증가한다. 외부 신호가 발생하는 순간 타이머의 값이 캡쳐 레지스터로 복사되고 이벤트를 생성한다. CPU에서는 이 캡쳐 레지스터의 값을 확인하여 외부신호가 발생한 순간을 알수있게 되는 것이다.
Input Capture 타이머의 대표적인 용도는 두 펄스의 엣지 사이의 시간을 측정하는 것이다. 연속적으로 캡쳐된 카운터값을 사용하여 두 펄스 사이에 경과 된 카운터 값의 차이를 알 수 있다. 경우에 따라 타이머의 카운트 레지스터가 값이 래치 된 후 자동으로 재설정 될 수 있다. 입력 캡처 핀은 일반적으로 입력 신호의 상승 또는 하강 에지에서 캡처하도록 소프트웨어적으로 설정할 수 있다.
DAVE APP (Capture APP)
CAPTURE APP은 CCU4 또는 CCU8 슬라이스 한 개를 사용하여 신호 분석 용으로 사용한다. 구체적으로는 다음과 같은 기능을 제공한다.
- 설정 가능 한 두 엣지 간 시간을 측정(예시, rising edge와 falling edge 간 시간 측정)
- 입력 신호의 듀티 싸이클과 주기를 측정
- CAPTURE APP에 사용되는 타이머의 분해능을 설정 할 수 있다.
- 캡처 할 신호의 주파수 범위를 설정 할 수 있다.
- 어떤 엣지 신호를 캡처 할지 선택 할 수 있다.
- 이미 측정 한 값을 읽기 전에 덮어 쓸 수 있다.
- 입력 신호로 GPIO 또는 MCU 내부 페리퍼럴 신호를 사용 할 수 있다.
- 저역통과필터를 사용하여 노이즈를 제거 할 수 있다.
- 신호 측정 후, 이벤트를 발생시킬 수 있다.
- 입력 신호를 받아 들이는 GPIO 핀 설정 가능
아키텍쳐(Architecture)
- Signals
| Signal Name | Input/Output | Availability | Description |
|---|---|---|---|
| capture_input | Input | Conditional | 다른 페리퍼럴과 연결 가능 |
설정(Configuration)
- Timer Settings: Select Timer Module
- CCU4: CCU4의 슬라이스 한개를 사용한다.
- CCU8: CCU8의 슬라이스 한개를 사용한다.
- Timer Settings: Timer Resolution Configuration
- 타이머 분해능 결정 방법 선택
- Direct : Desired Timer Resolution 설정으로 분해능 결정
- Calculated from Max Capture Frequency : Max Frequency 설정으로 분해능 결정
- Timer Settings: Desired Timer Resolution [nsec]
- Timer Resolution Configuration 설정에서 Direct 선택 시, 설정 가능
- [9 ~ 273064]
- Timer Settings: Actual Timer Resolution [nsec]
- 실제 적용되는 타이머 분해능 표시
- [8.33 ~ 273066.67]
- Timer Settings: Min Frequency [Hz]
- 캡처 할 신호의 최소 주파수 설정
- 이 설정으로 타이머 내부 프리스케일러 모드(normal mode 또는 floating mode)를 결정
- [1 ~ Max Frequency]
- Timer Settings: Max Frequency [Hz]
- 캡처 할 신호의 최대 주파수 설정
- Timer Resolution Configuration 설정에서 Direct 선택 시, 현재 타이머 분해능 설정 하에서 캡처 할 수 있는 신호의 최대 주파수를 표시
- Timer Resolution Configuration 설정에서 Calculated from Max Capture Frequency 선택 시, 타이머 분해능은 최대 주파수를 바탕으로 계산된다.
- [Min Frequency ~ fccu/2]
- Timer Settings: Start after initialization
- Enable 시, 초기화 후 자동으로 신호 캡처 시작.
- Capture Settings: Capture edge
- 캡처 할 엣지 신호를 선택
- Rise-to-Rise/Rise-to-Fall/Fall-to-Rise/Fall-to-Fall 중 선택 가능
- Rise-to-Rise/Fall-to-Fall 선택시, 신호의 주기, 듀티 싸이클을 계산 할 수 있다.
- Rise-to-Fall/Fall-to-Rise 선택시, 신호의 주기, 듀티 싸이클을 계산 할 수 없다.
- Capture Settings: Overwrite Capture Value
- Enable: 새로운 캡처 이벤트가 발생했을 때, 이전 캡처 결과값을 읽지 않았더라도 덮어쓴다.
- Disable: 이전 캡처 결과값을 읽지 않았다면 덮어쓰지 않는다.
- Input Source
- 캡처 할 신호 입력 방법 선택
- GPIO : 사용 할 핀 선택, 관련 설정을 할 수 있다.
- Internal Signal : 캡처 할 내부 페리퍼럴 신호를 선택 할 수 있다.
- Signal Processing: Low pass filter configuration
- 입력 신호 노이즈를 걸러내기 위한 저역통과필터를 설정 할 수 있다.
- 입력 신호가 변화 후 설정한 클럭 동안 같은 신호가 유지된다면 천이가 된다고 인식한다.
- Disabled : Filter 기능을 사용하지 않는다.
- 3 Clock Cycles/5 Clock Cycles/7 Clock Cycles 중 선택가능
- Enable capture event
- 캡처 이벤트 후 실행 할 수 있는 user callback 함수를 활성화시킨다.
- Interrupt Settings: Capture interrupt callback
- 인터럽트 callback 함수의 이름
- Capture IRQ
- NVIC에서 설명
- Enable advanced pin configuration
- 입력 핀 advanced settings을 활성화한다.
- Input Pin: Mode
- Tristate/Pull Up/Pull Down/Continuous Sampling Mode/Inverted Tristate/Inverted Pull Up/Inverted Pull Down 중 선택
- DigitalIos 문서 참조
자료구조
CAPTURE 관련 설정 정보를 관리하기 위하여 CAPTURE 구조체를 활용하여 CAPTURE_t 자료형을 사용하고 있다. 이 구조체에는 CAPTURE Configuration과 관련된 정보들을 담고 있고, 의존성이 있는 CCU4와 CCU8의 연결 정보등을 담고 있다.
typedef struct CAPTURE
{
uint32_t min_frequency; /**< minimum frequency that can be captured by the APP */
uint32_t max_frequency; /**< maximum frequency that can be captured by the APP */
const uint32_t shadow_mask; /**< shadow transfer mask for the selected capture */
#ifdef CAPTURE_CCU4_USED
const XMC_CCU4_SLICE_EVENT_CONFIG_t *const ccu4_event0_ptr; /**< capture event 0 configuration */
const XMC_CCU4_SLICE_EVENT_CONFIG_t *const ccu4_event1_ptr; /**< capture event 1 configuration */
GLOBAL_CCU4_t *const global_ccu4_handler; /**< Reference to CCU4GLOBAL APP handler */
XMC_CCU4_SLICE_t *const ccu4_slice_ptr; /**< Reference to CCU4-CC4 slice identifier data handler */
const XMC_CCU4_SLICE_CAPTURE_CONFIG_t *const ccu4_slice_config_ptr; /**< Reference to initialization data structure of
the core capture functionality */
const XMC_CCU4_SLICE_SR_ID_t ccu4_capture_event_node; /**< Service Request Id for period match event */
#endif
#ifdef CAPTURE_CCU8_USED
const XMC_CCU8_SLICE_EVENT_CONFIG_t *const ccu8_event0_ptr; /**< capture event 0 configuration */
const XMC_CCU8_SLICE_EVENT_CONFIG_t *const ccu8_event1_ptr; /**< capture event 1 configuration */
GLOBAL_CCU8_t *const global_ccu8_handler; /**< Reference to CCU8GLOBAL APP handler */
XMC_CCU8_SLICE_t *const ccu8_slice_ptr; /**< Reference to CCU8-CC8 slice identifier data handler */
const XMC_CCU8_SLICE_CAPTURE_CONFIG_t *const ccu8_slice_config_ptr; /**< Reference to initialization data structure of
the core capture functionality */
const XMC_CCU8_SLICE_SR_ID_t ccu8_capture_event_node; /**< Service Request Id for period match event */
#endif
#ifdef CAPTURE_GPIO_USED
const CAPTURE_GPIO_t *const input; /**< capture input pin, if gpio is selected */
const XMC_GPIO_CONFIG_t *const input_pin_config; /**< capture input pin configuration, if gpio is selected */
#endif
#ifdef CAPTURE_INTERRUPT_ENABLED
const XMC_SCU_INTERRUPT_EVENT_HANDLER_t irq_handler; /**< User defined capture interrupt handler */
const IRQn_Type interrupt_node; /**< capture interrupt node */
const uint32_t interrupt_priority; /**< capture interrupt preemption priority */
const uint32_t interrupt_sub_priority; /**< capture interrupt sub-priority */
#if (UC_SERIES == XMC14)
const XMC_SCU_IRQCTRL_t interrupt_request_source; /**< capture interrupt request source */
#endif
#endif
const uint8_t ccu_slice_number; /* Timer being used */
const CAPTURE_MODULE_t capture_module; /**< Indicate which capture module is being used from CCU4 and CCU8 */
CAPTURE_EDGE_t capture_edge_config; /**< capture edges, for which capturing is done */
const bool start_control; /**< Indicate whether to start the APP during initialization itself */
bool capture_event_enable; /**< Indicate the generation of period match event */
bool initialized; /* flag to indicate the initialization state of the APP instance */
} CAPTURE_t;
만약 Input Source를 GPIO로 설정한다면, 아래와 같이 GPIO 핀 설정을 위한 구조체 CAPTURE_GPIO가 사용된다.
typedef struct CAPTURE_GPIO
{
XMC_GPIO_PORT_t* port; /**< Reference to the port configuration */
uint8_t pin; /**< Selected pin */
} CAPTURE_GPIO_t;
메쏘드(Method)
CAPTURE APP을 초기화하고, 시작/중지한다. 또한 CAPTURE APP에 사용된 타이머의 상태를 알 수 있다.
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_Init(CAPTURE_t *const handler)CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_Start(const CAPTURE_t *const handler)CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_Stop(const CAPTURE_t *const handler)CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetTimerStatus(const CAPTURE_t *const handler)
캡처한 신호의 결과를 타이머 틱 개수로 알거나, nano 초 단위로 알 수 있다.
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetCapturedTime(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const captured_time)CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetCapturedTimeInNanoSec(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const captured_time)
캡처한 신호의 주기와 듀티싸이클을 알 수 있다.
-
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetDutyCycle(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_duty) -
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetPeriod(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_period) -
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetPeriodDutyCycle(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_period, uint32_t *const signal_duty) CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetDutyCycleInPercentage(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_duty)-
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetPeriodInNanoSec(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_duty) -
CAPTURE_STATUS_t CAPTURE_GetPeriodInNanoSecDutyCycleInPercentage(const CAPTURE_t *const handler, uint32_t *const signal_period, uint32_t *const signal_duty)
사용예
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실습프로젝트
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Lab TimerCapture