瑞萨e2studio----外部中断&定时器配置输入捕获测量频率

1.概述

本篇文章主要介绍如何使用e2studio对瑞萨单片机外部中断进行输入捕获，同时通过定时器计算其频率和占空比，同时输入一个PWM验证是否正确。

2.硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是芯片型号 R7FA2L1AB2DFL 的开发板。

3.新建工程

4.工程模板

5.保存工程路径

6.芯片配置

本文中使用R7FA2L1AB2DFL来进行演示。

7

7.工程模板选择

8.选择定时器

时钟源在这设置的是PCKLD 48M 。

可以通过修改该频率来修改占空比频率。

9.PWM(脉冲宽度调制)

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

在瑞萨RA系列MCU中有两种定时器，一种是通用PWM定时器GPT，另外一种是异步通用定时器AGT。

频率=主频/period

+占空比=cycle/period

10.定时器配置

点击Stacks->New Stack->Driver->Timers->Timer Driver on r_gpt。

11.定时器输出PWM配置

设置PWM输出，输出频率为1kHz，占空比为80%。

12.定时器输入捕获配置

点击Stacks->New Stack->Driver->Timers->Timer Driver on r_gpt。

设置定时器制作计数器配置，由于不需要对上升沿和下降沿进行捕获，故只需配置为计数模式即可。

13.IRQ配置

点击Stacks->New Stack->Driver->Input -> External IRQ Driver on r_icu 。

14.IRQ属性配置

由于需要计算频率和占空比，故需要设置触发方式为双边触发的模式。

15.设置e2studio堆栈

16.e2studio的重定向printf设置

C++ 构建->设置->GNU ARM Cross C Linker->Miscellaneous去掉Other linker flags中的 “--specs=rdimon.specs”

17.UART配置

点击Stacks->New Stack->Driver->Connectivity -> UART Driver on r_sci_uart。

18.UART属性配置

配置串口，用于打印数据。

19.printf输出重定向到串口

打印最常用的方法是printf，所以要解决的问题是将printf的输出重定向到串口，然后通过串口将数据发送出去。

注意一定要加上头文件#include

#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart0_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}
int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i;i++)>

20.工程文件


打开hal_entry.c,可以看到在hal_entry函数内，注释着可以在这输入自己的代码。

21.占空比与频率计算


占空比=(t1-t0)/(t2-t0)

频率=(t2-t0)/时钟频率= =(t2-t0)/48M

22.回调函数exit4_callback()


由于设置了上升沿和下降沿都会进入回调函数中，故需要判断引脚电平来判断是属于高电平还是低电平。

bsp_io_level_t p_port_value_port_111;
/*读取端口电平状态，如果是低电平则发生的是下降沿，高电平则是上升沿*/
R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_11, &p_port_value_port_111);

周期需要2个上升沿去判断，设定第一个上升沿time_flag由0变为1，则第二个上升沿则为time_flag由1变为0.

计算周期需要注意定时器周期计数器溢出，若存在time_flag= 0->1读取的计数值大于time_flag= 1->0读取的计数值，则一个周期为g_capture_num=current_period_counts+g_capture_num1-g_capture_num0。

若没有溢出，则g_capture_num=g_capture_num1-g_capture_num0。

频率则需要计算下降沿到time_flag=1的一个周期，在除以g_capture_num(48M)。

计算频率需要注意定时器周期计数器溢出，若存在time_flag= 0->1读取的计数值大于g_capture_duty_cycle_num0读取的计数值，则一个周期为g_capture_num=current_period_counts+g_capture_num1-g_capture_num0。若没有溢出，则g_capture_duty_cycle_num=g_capture_duty_cycle_num0-g_capture_num0。

23.代码

    #include "hal_data.h"
#include 
FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
volatile bool uart_send_complete_flag = false;//串口发送完毕标志位
volatile bool time_flag = 0;//上升沿标志位
volatile uint64_t g_capture_num =0;//两个上升沿之间的周期
volatile uint64_t g_capture_num0 =0;//第0个上升沿定时器计数值
volatile uint64_t g_capture_num1 =0;//第1个上升沿定时器计数值
volatile uint64_t g_capture_frequency = 0;//频率
volatile float g_capture_duty_cycle =0;//占空比
volatile int g_capture_duty_cycle_num =0;//+占空比周期
volatile uint64_t g_capture_duty_cycle_num0 =0;//下降沿定时器计数值
void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
}
#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart0_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}
int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i=g_capture_num0)
                g_capture_num=g_capture_num1-g_capture_num0;
            else
                g_capture_num=current_period_counts+g_capture_num1-g_capture_num0;
            g_capture_frequency= frequency/g_capture_num;//计算频率
        }
    }
 else
    {
        if(time_flag==1)
        {
            g_capture_duty_cycle_num0=status.counter;
            if(g_capture_duty_cycle_num0>=g_capture_num0)
                g_capture_duty_cycle_num=g_capture_duty_cycle_num0-g_capture_num0;
            else
                g_capture_duty_cycle_num=current_period_counts+g_capture_duty_cycle_num0-g_capture_num0;
            g_capture_duty_cycle=(g_capture_duty_cycle_num*100/(float)g_capture_num);//占空比
        }
    }
}
void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart0_ctrl, &g_uart0_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Initializes the module. */
    err = R_GPT_Open(&g_timer0_ctrl, &g_timer0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Start the timer. */
    (void) R_GPT_Start(&g_timer0_ctrl);
    /* Enable captures. Captured values arrive in the interrupt. */
     (void) R_GPT_Enable(&g_timer0_ctrl);
    /* Initializes the module. */
    err = R_GPT_Open(&g_timer1_ctrl, &g_timer1_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
 /* Start the timer. */
    (void) R_GPT_Start(&g_timer1_ctrl);
    /* Configure the external interrupt. */
    fsp_err_t err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq4_ctrl, &g_external_irq4_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Enable the external interrupt. */
    /* Enable not required when used with ELC or DMAC. */
    err =  R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq4_ctrl);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
 while(1)
    {
        printf("frequency= %lld,duty cycle=%f\n",g_capture_frequency,g_capture_duty_cycle);
        g_capture_num=0;
        g_capture_duty_cycle=0;
        R_BSP_SoftwareDelay (200, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
};i++)>

24.结果演示


频率1K 占空比80%

频率4K 占空比30%

25.视频教学


视频教学稍后会在B站官方账号更新，请留意B站视频更新~

原创：By RA_Billy Xiao

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原文标题：瑞萨e2studio----外部中断&定时器配置输入捕获测量频率

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