ZHCU083I 用户指南 | 德州仪器 TI.com.cn

ZHCU083I January 2013 – October 2021 TMS320F2802-Q1 , TMS320F28026-Q1 , TMS320F28026F , TMS320F28027-Q1 , TMS320F28027F , TMS320F28027F-Q1 , TMS320F28052-Q1 , TMS320F28052F , TMS320F28052F-Q1 , TMS320F28052M , TMS320F28052M-Q1 , TMS320F28054-Q1 , TMS320F28054F , TMS320F28054F-Q1 , TMS320F28054M , TMS320F28054M-Q1 , TMS320F2806-Q1 , TMS320F28062-Q1 , TMS320F28062F , TMS320F28062F-Q1 , TMS320F28068F , TMS320F28068M , TMS320F28069-Q1 , TMS320F28069F , TMS320F28069F-Q1 , TMS320F28069M , TMS320F28069M-Q1

9.1 InstaSPIN™ 软件执行时钟树

使用 InstaSPIN 时，会发生几次时钟抽取。第一个需要考虑的时钟为中断时钟，它由使用 CPU 时钟计时的外设产生。通常，中断服务程序 (ISR) 由 ADC 转换结束 (EOC) 触发。此转换由 PWM 模块触发。

首先，让我们来回顾如何根据 user.h 文件中的用户参数配置 PWM 频率。从 CPU 时钟开始，用户定义的 CPU 时钟速率（单位为 MHz）为：

//! \brief Defines the system clock frequency, MHz (6xF and 6xM devices)
//! 
#define USER_SYSTEM_FREQ_MHz       (90)
//! \brief Defines the system clock frequency, MHz (2xF devices)
//! 
#define USER_SYSTEM_FREQ_MHz       (60)

然后定义 PWM 频率（单位为 MHz），据此可得出中断频率。

//! \brief Defines the Pulse Width Modulation (PWM) frequency, kHz 
//!  
#define USER_PWM_FREQ_kHz          (15.0) 
//! \brief Defines the Pulse Width Modulation (PWM) period, usec 
//!  
#define USER_PWM_PERIOD_usec      (1000.0/USER_PWM_FREQ_kHz) 
//! \brief Defines the Interrupt Service Routine (ISR) frequency, Hz 
//!  
#define USER_ISR_FREQ_Hz           (USER_PWM_FREQ_kHz *1000.0) 
//! \brief Defines the Interrupt Service Routine (ISR) period, usec 
//!  
#define USER_ISR_PERIOD_usec       USER_PWM_PERIOD_usec

目前为止，CPU 时钟设置了 PWM 频率，同时也设置了 ISR 的频率。此时 ISR 实际并非由 PWM 计时器本身触发，而是由 ADC 转换结束指令触发，而 ADC 则是由 PWM 计时器启动。

图 10-1 是从 CPU 到生成 ISR 的全过程时钟时序图。

这个时序图表示德州仪器 (TI) InstaSPIN 软件包交付时的中断触发情况，因为这是在取中断时确保转换就绪的最安全方法。用户可能还会考虑其他情况，例如 ADC 提前中断、PWM 中断或者 CPU 计时器中断。唯一要求是那些中断可定期生成。

注意，执行时间可通过多种不同方法测量。以下示例介绍如何测量执行时间：

GPIO 切换。这是一种简单但不够准确的执行时间测量方法，即，在测量代码开始执行时设置一个 GPIO，然后在代码执行后立刻清除此 GPIO。这种方法极具图形化，可以呈现在一定的图形范围内，而中断是周期性发生，这为测量执行时间的范围提供了良好的触发机制。如有必要，可将时间转换为 CPU 周期。使用这种方法时需要考虑特定架构设置和清除 GPIO 所耗费的时间以及中断获取和返回时间。
CPU 计时器捕捉。更加精确的执行时间测量方法是使用 CPU 计时器。具体过程是在 CPU 时钟开始计时时运行 CPU 计时器，不使用预分频器或后分频器，然后在代码执行后读取计时器。这样可得出执行相关代码的 CPU 周期数。

图 9-1 时钟时序 - 从 CPU 到生成 ISR

在 InstaSPIN 执行时序中有几个抽取值，也称为节拍率，该速率允许 InstaSPIN 中控制代码的不同部分采用不同的执行时钟速率。以下节拍率可用于 InstaSPIN：

//! \brief Defines the number of pwm clock ticks per isr clock tick
//!        注意：Valid values are 1, 2 or 3 only
#define USER_NUM_PWM_TICKS_PER_ISR_TICK       (1)
//! \brief Defines the number of isr ticks per controller clock tick 
//!  
#define USER_NUM_ISR_TICKS_PER_CTRL_TICK      (1) 
//! \brief Defines the number of controller clock ticks per current controller clock tick 
//!  
#define USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_CURRENT_TICK  (1) 
//! \brief Defines the number of controller clock ticks per estimator clock tick 
//!  
#define USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_EST_TICK      (1) 
//! \brief Defines the number of controller clock ticks per speed controller clock tick 
//!  
#define USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_SPEED_TICK  (10) 
//! \brief Defines the number of controller clock ticks per trajectory clock tick 
//!  
#define USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_TRAJ_TICK   (10)

为了显示所有这些节拍率，请参见图 10-2。定义的以下缩写便于在软件执行时钟树图中引用：

USER_NUM_PWM_TICKS_PER_ISR_TICK -> /ETPS

USER_NUM_ISR_TICKS_PER_CTRL_TICK -> /ISRvsCTRL

USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_CURRENT_TICK -> /CTRLvsCURRENT

USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_EST_TICK -> /CTRLvsEST

USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_SPEED_TICK -> /CTRLvsSPEED

USER_NUM_CTRL_TICKS_PER_TRAJ_TICK -> /CTRLvsTRAJ

对于 F2806x 器件，软件执行时钟树从 90MHz 的 SYSCLKOUT 开始，而所有其他值都从此时钟抽取。对于 F2805x 和 F2802x 器件，最大频率为 60MHz，而不是 90MHz。

在默认设置为 1 的时钟预分频器后，为得到 PWM 发生器的理想分辨率，我们使用了 TBPRD 寄存器（请参见图 10-2）。此寄存器含有一个周期值，这样输出端便能生成 PWM 频率。

图 9-2 软件执行时钟树

软件执行时钟树的第一次抽取发生在硬件中。根据 ETPS 寄存器（事件触发预分频寄存器）的值，PWM 频率可实现 1 分频、2 分频或 3 分频。当 ADC 开始转换信号需要在每个 PWM 周期、每 2 个或每 3 个 PWM 周期触发一次时，这一特性非常实用。这种硬件抽取过程由 user.h 文件中的 USER_NUM_PWM_TICKS_PER_ISR_TICK 定义控制。

第二次抽取在软件中完成，下文将对此进行详细介绍。