【Autosar】MCAL - ICU（NXP - S32K14x）

MCAL - ICU（NXP - S32K14x）

MCAL - 汇总

• 配置工具：EB Tresos Studio
• 芯片类型：S32K146

1. 概述

ICU（Input Capture Unit）输入捕获的作用是监测输入信号的边沿跳变，以此来测量输入信号的频率、占空比、高/低电平持续时间。

1.1 FlexTimer模块ICU介绍

1.1.1 输入捕获工作原理

输入捕获模块监测输入信号（channel input），通过边沿监测模块将捕获到的信号与设定的监测边沿（上升沿/下降沿）比较，如果匹配则将当前的FTM Counter值存到Cnv中并且触发中断，此时用户可以读取并记录Cnv值。

例如我设置的是上升沿捕获，FTM时钟频率为1MHz，第一次触发时程序记录Cnv值为1000，第二次触发时记录Cnv值为2000，此时可以计算信号周期period = (2000-1000) * 1000 / 1000000 = 1ms = 1KHz。

捕获边沿可以设置为上边沿/下边沿/双边沿，通过设置ELSB/ELSA来设定。双边沿是触发任意一个都会记录并触发中断，这种情况下可以计算输入信号的占空比。

1.1.2 过滤器

输入捕获模块配有滤波器（用户开启），输入信号的稳定时间需要满足规定采样时间，才会将信号传给边缘边沿，否则信号将被过滤。过滤器的采样时间如下图所示：

过滤器的采样时间参考下图：

1.1.3 双边沿捕获工作原理

Dual Edge Capture Mode - 双边沿捕获 。在这种模式下，只有一路输入，但是有2路通道进行捕获，多了一路通道用于记录数据，可以很方便的监测信号的占空比和周期。例如将通道0配置为上升沿捕获、通道1配置为下降沿捕获，当监测到上升沿时数据记录到C0V中，捕获到下降沿时数据记录到C1V中，我们可以使能通道1的 中断，当通道1中断触发后，可以通过C1V-C0V得到占空比，当再次触发后，利用当前值和历史值去计算周期（NXP处理方式)）。
注意此模式只能用于偶数通道：0、2、4、6

S32K-RM中对配置有一个说明：在双边沿监捕获模式下，通道需要配置为上升沿或下降沿捕获（在此处我并没有看到允许配置为1:1）。当两个通道配置不同，一个上升沿，一个下降沿时，可以监测占空比。当两个通道配置相同时，可以监测周期。

对于CnV和C(n+1)V的读取，S32K参考手册的Read coherency mechanism中有介绍：注意数据读取的时候要先读取C(n)V再去读取C(n+1)V

2. API

3. 配置介绍

3.1 IcuChannel

3.1.1 General

IcuHwIP:硬件模块选择

IcuFtmChannelRef:硬件模块选择了FTM，此处就要打开并且选择对应的FTM通道（LPIT/PORT/LPTMR 同理）

IcuDefaultStartEdge:默认开始捕获边沿（例如选择上边沿，那么只有监测到上边沿才会开始测量，配置的是ELSB/ELSA寄存器）

IcuMeasurementMode:测量模式

IcuOverflowNotification:溢出中断回调

3.1.2 IcuSignalEdgeDetection

当测量模式选择ICU_MODE_SIGNAL_EDGE_DETECT的时候需要打开。

IcuSignalNotification:中断回调

3.1.3 IcuSignalMeasurement

当测量模式选择ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT的时候需要打开。

IcuSignalMeasurementProperty:信号测量方式（占空比、周期、高电平时间、低电平时间）

3.1.4 IcuTimestampMeasurement

当测量模式选择ICU_MODE_TIMESTAMP的时候需要打开。

IcuTimestampMeasurementProperty:时间戳测量方式（回环、线性）

IcuTimestampNotification:中断回调

3.2 IcuFtm

3.2.1 Ftm Modules

Ftm Hardware Module:FTM模块选择

ICU FlexTimer Prescaler:FTM时钟分频系数

IcuFlexTimer Clock source:时钟源选择

3.2.2 IcuFtmChannels

Ftm Channel:FTM通道选择

3.3 IcuHwInterruptConfigList

中断使能配置，根据对应的通道配置选择对应的中断。

3.4 捕获模式介绍

3.4.1 时间戳

时间戳测量方式：

1. ICU_CIRCULAR_BUFFER：回环，数据存满后从0开始继续存储
2. ICU_LINEAR_BUFFER：线性，数据存满后测量停止。
   

时间戳模式下可以设置NotifuInterval参数。此参数的意义在于存储了指定个数的数据后再通知用户，例如我设置NotifuInterval为2，当触发了2次中断 存储了两个数据后，会触发一次回调通知，此时通过Icu_GetTimestampIndex函数可以获取到当前存储位置为2（此处大家可能会有疑问，存储了两个数据后，当前的序号不应该是1吗，由于存储完数据后，Index会先增加1，再去调用回调函数，所以是2），所以每次触发后，获取的index-1才是当前的存储位置。因此这里会存在一个问题，例如上图当第三次触发回调的时候，此时缓存位置是5，但是获取的index由于超出最大缓存范围了，获取到的是0，所以这里需要做过零点处理。

void icu_test_init(void)
{Icu_Init(&Icu_Config);INT_SYS_EnableIRQ(FTM0_Ch0_Ch1_IRQn);Icu_EnableNotification(0);Icu_StartTimestamp(0, icu_buffer, sizeof(icu_buffer) / sizeof(icu_buffer[0]), 2);
}void Icu_channel0_notify(void)
{uint16_t index = 0;index = Icu_GetTimestampIndex(0);if(index == 0 ){index = sizeof(icu_buffer) / sizeof(icu_buffer[0]);return;}index -= 1;if(icu_buffer[index] > icu_buffer[index - 1]){printf("%d%\r\n", (icu_buffer[index] - icu_buffer[index - 1]) * 100 / 10000);}else{printf("%d%\r\n", (65535 - icu_buffer[index - 1]  + icu_buffer[index]) * 100 / 10000);}
}

3.4.2 信号测量（ICU_DUTY_CYCLE）

该模式是通过FTM双边沿捕获模式实现。

NXP对于该测量方式的实现逻辑如下图所示，开始测量时，使能通道n，触发中断保存CnV的值①（注意假设此时捕获的是上升沿），此时重新配置通道（通道n设置为下降沿捕获，通道n+1设置为上升沿捕获）并且关闭通道n中断，打开通道n+1的中断，当通道n+1中断触发后，同时获取Cnv的值②和C(n+1)V的值③，然后通过②-①得到占空比的值，通过③-①得到周期值，然后将③的值更新到历史值中。当通道n+1再次触发的时候是在⑤的位置，重复上述操作。

void icu_test_init(void)
{Icu_Init(&Icu_Config);INT_SYS_EnableIRQ(FTM0_Ch0_Ch1_IRQn);Icu_EnableNotification(0);Icu_StartSignalMeasurement(0);
}// 此函数在周期任务中调用
void Icu_get_duty_period(void)
{float duty = 0;Icu_DutyCycleType data = {0};Icu_GetDutyCycleValues(0, &data);printf("duty:%f%%  period:%f(ms)\r\n", ((float)data.ActiveTime * 100 / data.PeriodTime),((float)data.PeriodTime * 1000 / 1000000));
}

3.5 遗留问题

从手册中可以看到，在双边沿模式下，两个通道配置的触发边沿应该是相反的，所以在EB中配置为IcuSignalMeasurement模式下，边沿触发应该选择上升沿或下降沿，不应该选择双边沿（个人理解），但是当我选择为双边沿的时候，两个通道的触发方式都是（ELSA:ELSB = 1：1），它还是能够正常工作，且工作现象与（通道n：上升沿触发 / 通道n+1：下降沿触发）相同，所以这里我没有弄明白，在双边沿捕获模式下，双通道都配置为（ELSA:ELSB = 1：1）的情况下，内部是如何工作的?两者对于输入信号的捕获难道不会冲突吗?。

我这里设置的占空比为30%，实际试验现象与上升沿触发一致。

参考资料：

S32K-RM.pdf - NXP

AUTOSAR_MCAL_ICU_UM[1].pdf - NXP