Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• Сбросить бит IOS7 в регистре TIOS ($0080), тогда в канале 7 будет запрещен режим выходного сравнения;

• Сбросить биты OM7:OL7 регистра TCNTL1($0088),тогда линия PT7 окажется отсоединенной от аппаратных средств канала 7;

• Сбросить бит OC7M7 в регистре OC7M ($0082).

Рис. 4.45. Структура и регистры управления счетчика вешних событий

Если все эти установки выполнены, то сигнал с лиги PT7 будет поступать на вход детектора событий подсистемы счетчика событий. В каждом из режимов работы счетчика детектор выполняет разные функции, однако в обоих режимах работы детектор становится активным при установке бита PAEN регистра управления счетчиком PACTL (рис. 4.45) в 1.

Если подсистема находится в режиме счетчика внешних событий, бит PEDGE определяет: по какому фронту сигнала, нарастающему (при PEDGE = 1) или спадающему (при PEDGE = 0) будет переключаться счетчик. Если детектор фиксирует на входе PAI заданное битом PEDGE изменение входного сигнала, то устанавливается флаг события PAIF.

Если подсистема работает в режиме стробируемого таймера, то бит PEDGE определяет уровень сигнала на входе PAI, при котором будет разрешен счет для внутреннего счетчика PACNT. Если бит PEDGE = 1, то счет разрешен при низком логическом уровне на входе PAI. При этом по нарастающему фронту сигнала на входе PAI будет устанавливаться флаг событий PAIF. Если же бит PEDGE = 0, счет разрешается при высоком уровне PAI, флаг PAIF устанавливается по спадающему фронту PAI.

Если работы подсистемы счетчика событий разрешена, то 16 разрядный счетчик начинает считать с нулевого значения. Текущий код счетчика может быть считан из 16-разрядного регистра текущего состояния счетчика PACNT, который в памяти размещается в двух ячейках памяти: PACNTH — старший байт счетчика событий, PACNTL — младший байт счетчика событий (рис. 4.45). Каждое переполнение 16-разрядного счетчика событий фиксируется установкой триггера переполнения PAOVF. Этот триггер сбрасывается посредством записи в установленный разряд PAOVF единичного значения.

Оба рассмотренных флага: флаг переполнения счетчика PAOVF и флаг события на входе счетчика PAIF, — способны генерировать запросы прерывания. Прерывания от указанных флагов разрешаются битами PAOVI и PAI соответственно. Биты PAOVI и PAI располагаются в регистре флагов счетчика событий PAFLG (рис. 4.45).

В данном разделе мы рассмотрим регистры специальных функций, которые используются для управления режимами работы счетчика событий.

Регистр управления счетчиком событий PACTL (Pulse Accumulator Control Register) располагается в памяти МК по адресу $00A0. Формат регистра представлен на рис. 4.45. Регистр PACTL используется для задания режима работы счетчика событий, для назначения режима работы его детектора событий, для разрешения прерываний от подсистемы счетчика событий, а также для выбора источника тактирования счетчика временной базы модуля таймера.

Бит PTAE разрешает работу подсистемы счетчика событий. При PTAE = 1 работа подсистемы разрешена, при PTAE = 0 подсистема счетчика находится в неактивном состоянии. Бит PAMOD служит для выбора режима работы. При PAMOD = 0 подсистема работает в режиме счетчика внешних событий, при PAMOD = 1 для подсистемы назначается режим стробируемого таймера.

Бит PEDGE управляет режимом работы детектора событий подсистемы счетчика. Если счетчик работает в режиме счетчика внешних событий (PAMOD = 0), то при PEDGE = 1 детектор события настраивается на распознавание положительного фронта сигнала, при PEDGE = 0 — отрицательного фронта. При работе в режиме стробируемого таймера (PAMOD = 1) бит PEDGE определяет вид сигнала, разрешающего переключение счетчика таймера. Если PEDGE = 1, то счет разрешается при подаче 1 на вход PAI, при этом флаг PAI устанавливается по отрицательному фронту входного сигнала. Если же PEDGE = 0, то счет разрешается при подаче 0 на вход PAI, при этом флаг PAI устанавливается по положительному фронту входного сигнала.

Биты CLK1:CLK0 назначают источник тактирования для счетчика временной базы модуля таймера (см. рис. 4.27).

Биты PAOVI и PAI (не путать с одноименным входом) разрешают прерывания по событию переполнения счетчика (флаг PAOVF) и по событию на входе PAI (флаг PAIF), тип которого определяется режимом работы и значением бита PEDGE.

Регистр флагов счетчика событий PAFLG (Pulse Accumulator Flag Register) располагается в памяти МК по адресу $00A1 и содержит всего два значимых бита (рис. 4.45). Флаг переполнения счетчика устанавливается, когда 16-разрядный счетчик подсистемы изменяет свое значение с $FFFF на $0000. Флаг события подсистемы PAIF устанавливается в 1 при каждом перепаде потенциала на входе PAI, который указан битом PEDGE и режимом работы счетчика. Оба этих бита сбрасываются посредством записи в установленный бит 1.

Регистр счетчика PACNT (Pulse Accumulator Counter Register) содержит текущий код 16-разрядного счетчика подсистемы. Поэтому он располагается в двух ячейках памяти: старший байт PACNTH — по адресу $00A2, младший байт PACNTL — по адресу $00A3. Поскольку изменение кода счетчика может произойти в произвольный момент времени, рекомендуется производить его чтение в двухбайтовом формата с использованием типа LDD или LDX/LDY.

Мы рассмотрим пример определения скорости движения велосипеда по сигналам датчика Холла, который установлен на колесе велосипеда. Датчики Холла доступны в различных модификациях. Обобщая сведения о датчиках Холла, можно выделить следующие три типа датчиков:

• Линейные датчики, напряжение на выходе которых пропорционально напряженности магнитного поля, в которое помещен датчик;

• Биполярные датчики, формируют выходной сигнал, находясь вблизи южного магнитного полюса, сбрасываются в 0, находясь вблизи северного магнитного полюса;

• Однополярные датчики, формируют выходной сигнал, находясь вблизи южного магнитного полюса, сбрасываются в 0 при отсутствии магнитного поля.

В нашем примере мы поместим магнит на спицу вращающегося колеса. Однополярный датчик Холла установим на вилке колеса, выход датчика соединим со входом (PT7) счетчика внешних событий МК семейства 68HC12 (рис. 4.46). Тогда на выходе датчика будет генерироваться один импульс при каждом полном обороте колеса. Если мы подсчитаем число импульсов с выхода датчика на известном временном интервале, мы сможем определить скорость движения и расстояние, которое было преодолено за время измерения.

Рис. 4.46. Колесо велосипеда с датчиком Холла

Читателю предлагается самостоятельно написать программу расчета скорости и преодоленного расстояния, используя следующие подсказки:

• В первую очередь определите связь между одним оборотом колеса и пройденной дистанцией пути. Предположите, что диаметр колеса равен 66,04 см (26 дюймов).

• Произведите инициализацию подсистемы счетчика внешних событий:

 a. Подсистема счетчика событий использует вход PT7 для подключения внешнего импульсного сигнала. Для конфигурирования линии PT7 на ввод установите бит 7 регистра TIOS в 0, также в 0 должны быть установлены биты 6 и 7 регистра PCTL1.

 b. Запрограммируйте на выбранный режим регистр управления счетчиком событий PACTL. Определите необходимое состояние каждого бита самостоятельно.

• Считайте под управлением программы текущее состояние счетчика внешних событий, используя регистр PACNT.

• Сформируйте временной интервал, длительность которого должна быть достаточна накопления в счетчике событий нескольких десятков отсчетов. Тогда точность измерения скорости будет приемлемой (несколько единиц %).

• Считайте под управлением программы новое текущее состояние счетчика событий.

• Получите разность кодов и вычислите скорость и пройденное расстояние. Приведенный ниже программный фрагмент поможет Вам выполнить инициализацию подсистемы счетчика событий.

/*------------------------------------------------------------------------------*/

/* Функция initialize_PA задает начальные установки подсистемы счетчика событий */

/*------------------------------------------------------------------------------*/

void initialize_PA(void) {

 TIOS = 0x00; /*конфигурировать вход PT7 для работы */

 TCTL1 = 0х00; /*в качестве источника сигналов для счетчика*/

 OC7M = 0x00 /*внешних событий – 3 команды*/

 TSCR = 0х80; /*разрешить работу всего модуля таймера*/

 PACTL = 0х70; /*разрешить работу в режиме счетчика внешних*/

               /*событий по положительному фронту сигнала*/

}

/*-------------------------------------------------------------------------------*/

4.15. Модуль меток реального времени

Многие применения требуют организации выполнения одного и того же фрагмента программы через равные интервалы времени. Для удобства разработчиков МК семейства 68HC12/HCS12 оснащены специальным модулем меток реального времени RTI (Real Time Interrupt), который генерирует равноотстоящие во времени запросы на прерывание (рис. 4.47). Тогда фрагмент программы, которые должен исполняться через равные интервалы времени, может быть оформлен как подпрограмма прерывания по запросу RTI. И желаемый алгоритм функционирования устройства будет реализован.