Измерение длительности импульса, TIM1

[eddy]

Я хочу измерить длительность импульса "эха" от датчика HC-SR04 (ультразвуковой дальнометр). Настроил TIM1 по даташиту:

	// capture/compare channel
	// channel CC1 (0-›1) stores low pulse length,
	// channel CC2 (1-›0) stores time period between two consequent zero-transitions
	TIM1_IER = TIM_IER_CC2IE;// | TIM_IER_UIE;// enable interrupt on CC2 & overflow
	// 1. Select the active input capture or trigger input for TIM1_CCR1 by writing the CC1S bits
	// 		to 01 in the TIM1_CCMR1 register (TI1FP1 selected).
	// IC1F = 0 - no filter
	// IC1PSC = 0 - no prescaler
	// TIM1_CCMR1: IC1F[3:0] | IC1PSC[1:0] | CC1S[1:0]
	TIM1_CCMR1 = 1;
	// 3. Select the active input for TIM1_CCR2 by writing the CC2S bits to 10 in the
	//		TIM1_CCMR2 register (TI1FP2 selected).
	TIM1_CCMR2 = 2;
	// 2. Select the active polarity for TI1FP1 (used for both capture and counter clear in
	// 		TIMx_CCR1) by writing the CC1P bit to 0 (TI1FP1 active on rising edge).
	// 4. Select the active polarity for TI1FP2 (used for capture in TIM1_CCR2) by writing the
	//		CC2P bit to 1 (TI1FP2 active on falling edge).
	// TIM1_CCER1: CC2NP | CC2NE | CC2P | CC2E | CC1NP | CC1NE | CC1P | CC1E
	TIM1_CCER1 = 0x20;
	// 5. Select the valid trigger input by writing the TS bits to 101 in the
	//		TIM1_SMCR register (TI1FP1 selected).
	// 6. Configure the clock/trigger controller in reset mode by writing the
	//		SMS bits to 100 in the TIM1_SMCR register
	// TIM1_SMCR: MSM | TS[2:0] | (reserved) | SMS[2:0]
	TIM1_SMCR = 0x54;

Вот так запускаю:

void US_start(){
	U8 i;
	TIM1_CNTRH = 0;
	TIM1_CNTRL = 0;
	US_flag = 0;
	// post initial pulse
	PORT(US_OUT_PORT, ODR) |= US_OUT_PIN;
	for(i = 0; i ‹ 160; i++) nop(); // wait at least for 10us
	PORT(US_OUT_PORT, ODR) &= ~US_OUT_PIN;
	// Enable the captures by writing the CC1E and CC2E bits to 1 in the TIM1_CCER1 register.
	TIM1_CCER1 |= 0x11;
}

Обрабатываю прерывание:

INTERRUPT_HANDLER(TIM1_CAP_COM_IRQHandler, 12){
	TIM1_CR1 = 0;TIM1_CCER1 &= ~0x11; // stop timer
	TIM1_SR1 = 0; // clear interrupt flags
	if(TIM1_SR2){ // overcapture: noice etc.
		TIM1_SR2 = 0;
		US_flag = 1;
	}else{
		US_flag = 2;
	}
}

И определяю длительность (на время отладки вывожу все значения)

void US_check(){
	if(!US_flag) return;
	if(US_flag == 1){ // error - write message
		error_msg("can't measure pulse length");
	}else if(US_flag == 3){ // overflow
		error_msg("TIM1 overflow");
	}else{ // all OK - write measured length
		Pulse_length = TIM1_CCR2H ‹‹ 8 | TIM1_CCR2L;
		printUint((U8*)&Pulse_length,2);
		Pulse_length = TIM1_CCR1H ‹‹ 8 | TIM1_CCR1L;
		printUint((U8*)&Pulse_length,2);
		Pulse_length = TIM1_CNTRH ‹‹ 8 | TIM1_CNTRL;
		printUint((U8*)&Pulse_length,2);
	}
	US_flag = 0;
}

(эта функция вызывается из бесконечного цикла в main(), если US_flag =! 0.

Проблема: все счетчики возвращают 0.
Не понимаю, как такое может быть, ведь сброс счетчика таймера происходит по CC1, а прерывание генерируется по CC2. Т.е. хоть что-то должно быть в регистре TIM1_CCR2!

Как такое может быть?

[eddy]

Вообще странные вещи творятся. Воткнул в обработчик прерываний вот что:

INTERRUPT_HANDLER(TIM1_CAP_COM_IRQHandler, 12){
Pulse_length = TIM1_CCR2L;
Pulse_length |= TIM1_CCR2H ‹‹ 8;
printUint((U8*)&Pulse_length,2);
printUint((U8*)&TIM1_CCR2H,1);
printUint((U8*)&TIM1_CCR2L,1);
printUint((U8*)&TIM1_CCR1H,1);
printUint((U8*)&TIM1_CCR1L,1);
if(TIM1_SR2){ // overcapture: noice etc.
TIM1_SR2 = 0;
US_flag = 1;
}else{
US_flag = 2;
}
if(TIM1_SR1 & TIM_SR1_CC2IF){
TIM1_CR1 = 0;TIM1_CCER1 &= ~0x11; // stop timer
uart_write("CCR2\n");
}
if(TIM1_SR1 & TIM_SR1_CC1IF){
uart_write("CCR1\n");
}
TIM1_SR1 = 0; // clear interrupt flags
}

На Pulse_length всегда пишет 0
TIM1_CCR2 и TIM1_CCR1 постоянно имеют одни и те же значения: 0x02FD и 0x08FF, соответственно.
Как такое может быть?
Вообще загадка.. Почему не меняется значение Pulse_length (он объявлен как extern volatile)? Почему не меняется содержимое регистров?

Если вход захвата оставить свободным, происходит зацикливание на прерывании по CC1 (с выводом указанных выше сообщений), а если тронуть пальцем - вывод прекращается, т.к. срабатывает прерывание по CC2.

Как это может быть так? Чушь же какая-то получается! Ну не может генерироваться прерывание по нарастающему фронту (CC1), если не было ни одного прерывания по спадающему (CC2)!

[niXto]

Попробуйте в дебагере
В ИАРе совершенно восхитительный отладчик-симулятор, позволит разобраться за считаные минуты

[eddy]

в дебагере

никогда gdb не использовал, не представляю, как в нем работать
Да и нафиг? можно ведь ассемблерный код посмотреть

В ИАРе

не смешно

[niXto]

Да и нафиг? можно ведь ассемблерный код посмотреть

Ну вот смотрите до звёздочек в глазах и пытайтесь догадаться, что вы делаете не так

Вместо того, чтобы мгновенно увидеть, работает ли таймер вообще, и по какой причине... Мы лёгких путей не ищем?

[akegor]

Мы лёгких путей не ищем?

Гы! Просто ИАР под Линухом не очень смотрится...

Сообщение от niXto
В ИАРе

не смешно

[eddy]

Может где примеры можно смотреть, как с этим захватом ШИМ на первом таймере работать?
А то вроде бы уже несколько раз код проверил - все по даташиту. Чего ему надо, не пойму.

[eddy]

Черт! Что-то я промухал (а в мануале как-то и не писалось об этом): похоже, надо сделать еще и TIM1_CR1 = 1! Видимо, разрешение захвата таки таймер не включает.

Но тогда непонятно, что за дурацкие прерывания у меня были с непонятными значениями счетчика.

// сижу в аэропорту, поэтому, к сожалению, проверить на железе не могу

[eddy]

Алилуйя! Так оно и есть. В мануале могли бы и написать, что таймер все равно врубать надо!
Итак, настраиваю таймер:

TIM1_PSCRH = 0;
TIM1_PSCRL = 15;
TIM1_IER = TIM_IER_CC2IE | TIM_IER_CC1IE | TIM_IER_UIE;
TIM1_CCMR1 = 1;
TIM1_CCMR2 = 2;
TIM1_CCER1 = 0x20;
TIM1_SMCR = 0x54;

Для начала измерения расстояния при помощи УЗ дальнометра запускается эта функция:

void US_start(){
	U8 i;
	TIM1_CNTRH = 0; TIM1_CNTRL = 0;
	TIM1_CCR2H = 0; TIM1_CCR2L = 0;
	US_flag = 0;
	// post initial pulse
	PORT(US_OUT_PORT, ODR) |= US_OUT_PIN;
	for(i = 0; i ‹ 160; i++) nop(); // wait at least for 10us
	PORT(US_OUT_PORT, ODR) &= ~US_OUT_PIN;
	// Enable the captures by writing the CC1E and CC2E bits to 1 in the TIM1_CCER1 register.
	TIM1_CCER1 |= 0x11;
	TIM1_CR1 = TIM_CR1_CEN; // turn on timer
}

Да, я лох - вместо запуска таймера в режиме одновибратора считаю импульсы. Конечно, в готовом варианте так делать ни в коем разе нельзя, но что уж тут... Пока что простительно - таки тесты же!
Я разрешил еще и прерывание по переполнению (на всякий случай) если расстояние будет больше 11м (все равно в этом случае будет ошибка и overcapture, но на всякий случай не помешает:

volatile U8 in_measure = 0; // flag of measurenent
// Timer1 Update/Overflow/Trigger/Break Interrupt
// in_measure == 1 means that we will get wrong result as pulse length is too long
// pulse of 65536us is 32768us to something == near 11 meters
INTERRUPT_HANDLER(TIM1_UPD_OVF_TRG_BRK_IRQHandler, 11){
	TIM1_SR1 &= ~TIM_SR1_UIF; // clear this flag
	if(!in_measure) return; // not process when there's nothing started
	US_flag = 3;
	TIM1_SR1 = 0;
	TIM1_SR2 = 0;
	TIM1_CR1 = 0;TIM1_CCER1 &= ~0x11; // stop timer
	in_measure = 0;
}

Ну и обработчик для измерения длительности импульса:

INTERRUPT_HANDLER(TIM1_CAP_COM_IRQHandler, 12){
	if(TIM1_SR1 & TIM_SR1_CC2IF){
		TIM1_SR1 = 0; // clear all interrupt flags
		TIM1_CR1 = 0;TIM1_CCER1 &= ~0x11; // stop timer
		in_measure = 0; // work done
		if(TIM1_SR2){ // overcapture: noice etc.
			TIM1_SR2 = 0;
			US_flag = 1;
		}else{
			US_flag = 2;
		}
	}
	if(TIM1_SR1 & TIM_SR1_CC1IF){
		TIM1_SR1 &= ~TIM_SR1_CC1IF; // clear this interrupt flags
		in_measure = 1; // start of measurement
	}
}

Кстати, пробовал отключать обработку переполнения таймера в надежде выловить overcapture. Фигвам! Почему-то результаты все равно получались как будто бы все ОК.
А вот когда я отлавливаю переполнение, то при затыкании одной из пищалок пальцем получаю сообщение об ошибке.

В бесконечном цикле внутри main есть такая строчка

if(US_flag) US_check(); // end of measurement with ultrasonic?

которая запускает эту функцию:

void US_check(){
	unsigned long L;
	if(!US_flag) return;
	if(US_flag == 1){ // error - write message
		error_msg("measurement overcapture");
	}else if(US_flag == 3){ // overflow
		error_msg("TIM1 overflow");
	}else{ // all OK - write measured length
		Pulse_length =  ((U16)TIM1_CCR2H ‹‹ 8) | TIM1_CCR2L;
		printUint((U8*)&Pulse_length,2);
		// sound velocity == 340m/s in normal conditions
		// So distance = pulse * 1e-6(us) * 340 / 2
		// in millimeters this is equal of pulse*170/1000
		L = ((unsigned long) Pulse_length) * 170L;
		L /= 1000L;
		uart_write("Distance (mm): ");
		printUint((U8*)&L, 4);
	}
	US_flag = 0;
}

Вполне приличный датчик (китайский HC-SR04): разброс значений где-то ±3мм на расстоянии в 2 метра. Правда, учитывая то, что скорость звука - величина очень уж непостоянная, без хотя бы термодатчика не обойтись, иначе показания совсем уж потолочными будут.

[eddy]

UPD. Забыл дать ссылку на код. Исправляюсь: на сосфорже, на гитхабе.