19. Измерение временных параметров импульсно-модулированных сигналов. Формирование импульсно-модулированных сигналов управления.

В информационно-измерительных и управляющих системах, построенных на микроконтроллерах (пр. С167), есть возможность измерения и формирования управляющих импульсно-модулированных сигналов. Измеряются след. параметры: период, длит-ть имп-са, фазовый сдвиг одного сигнала относительно другого. Управляющие сигналы формируются с посредством ШИМ, ЧИМ, ФИМ.

Задачи измерения реализуют таймеры общего назначения, модуль CAPCOM в режиме захвата. Задачи формирования управляющих сигналов обеспечивают таймеры, модуль CAPCOM в режиме сравнения и блок ШИМ (PWM).

Таймеры общего назначения

Предназначены для формирования и измерения временных интервалов. Эти ф-ии часто используются в программах управления оборудованием.

1. Выбор режима таймера (таймер – формирование меток времени в режиме переполнения, или счетчик – подсчет входных событий).

2. Выбор периода и разрешения.

Период т. опр-ся его емкостью и разрешением. Для обычного двоичного таймера период = r*2^N.

В состав периферии МК входят 2 блока таймеров общего назначения GPT1, GPT2. (Т2, Т3, Т4).

2-ой блок обладает большим разрешением.

Измерение – программно опрашивался порт, затем, при наличие перепада, запускаем таймер, при 2-м перепаде останавливаем таймер (Период или длит-ть импульса).

Формирование импульса заданной длит-ти – в таймер загружалось число = (FFFFh – требуемая длит-ть), в порт выводился сигнал 1 или 0, запускался таймер, при переполнении сигнал в порту инвертировался.

Недостаток – большая загрузка CPU, но высокая точность.

Модули CAPCOM

Использование ЦВМ в системах управления оборудованием подтолкнуло к обмену между МП и оборудованием по прерываниям. => разгрузка CPU от выполнения операций программного контроля за состоянием периф. устр-в. Обмен инициализируется перифер. уст-вом. Далее в состав МП стали вкл-ся таймеры. Постоянно работающий таймер позволяет регистрировать время возник-ия внешнего события. Недостаток: время события определяется с задержкой из-за конечного времени реакции CPU на прерывание. Задержка растет при поступлении нескольких запросов на прерывание. Снижается точность регистр. события.

Рис.

Для повышения точности регистрирования времени внешних событий, таймер дополняется аппаратным устройством определения момента наступления внеш. события. Такое устройство содержит детектор перепада входного сигнала и буферный регистр. Детектор перепада обнаруживает внеш. событие. Время события автоматически загружается из таймера в буферный регистр, затем формир. запрос на прерывание. В обработчике прерывания можно считать содержимое буферного регистра. Точность определяется разрешающей способностью и стабильностью частоты таймера.

Это таймеры со входом захвата внешних событий. Захват – механизм обнаружения и автоматической записи в буферный регистр времени внешнего события. Несколько каналов объединяются в модуль захвата.

1. Измерение длительности имп-сов.

2. Измерение периода повторения имп-сов.

3. Измерение скважности периодической последовательности.

4. Измерение фазового сдвига. – используются 2 канала захвата.

Далее в CAPCOM добавляются каналы сравнения, которые снабжены цифровым компаратором и буферным регистром времени события. Каждый канал сравнения обеспечивает сравнение текущего состояния таймера с уставкой времени (код в буферном рег-ре) и формирования в момент совпадения внешнего события.

Т.о модуль захвата-сравнения позволяет без использования дополнительной аппаратуры с высокой точностью решать задачи измерения временных параметров имп. сигналов, а также формировать имп. сигналы управления с заданными параметрами.

Высокая точность, малая загрузка CPU.

ШИМ

Это специализированное периферийное устройство, предназначенное для формирования нескольких независимых импульсно-модулированных сигналов. Позволяет генерировать до 4 независимых ШИМ сигналов.

Режимы:

1. фронтовая мод-ия,

2. центрированная,

3. со стробированием,

4. режим одновибратора.

42