安富莱二代示波器教程第9章 示波器设计—自动触发和普通触发

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了安富莱二代示波器教程第9章 示波器设计—自动触发和普通触发相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

第9章        示波器设计—自动触发和普通触发

自带触发和普通触发是示波器设计中比较重要的两个功能,本章节为大家讲解二代示波器中自动触发和普通触发的实现。

9.1    自动触发

9.2    普通触发

9.3     总结

 

 

9.1  自动触发

由于示波器模拟前端模块稍有些问题,所以自动触发功能是用软件实现的。软件实现自动触发比较容易实现,具体的实现代码如下:

/*  通过软件检测实现上升沿触发,并保留最后600的数据不做检测,用于直接显示 2048-600 = 1448; */

j = 0;

for(i = 0; i < 1448; i++)

{

     j++;

     if((g_DSO1->usWaveBufTemp[i] > g_TrigVol->usTrigValue) &&

        (g_DSO1->usWaveBufTemp[i+1] < g_TrigVol->usTrigValue))

     {   

         break;

     }

}

g_DSO1->usWaveBufTemp是2048个ADC数据的缓冲区,g_TrigVol->usTrigValue是上升沿触发值。for循环的作用就是从1448个数据中找到满足触发值的位置,判断方法也比较简单,大于前一个值小于后一个值即可。

保留600个数据是因为这个大小是波形显示区一次可以显示的波形个数。如果从前2048-600 = 1448个数据中检索不到满足要求的数据将不再检索,直接显示末尾的600个数据,如果检测到将直接从for循环里面退出。

这个方法在实际测试中比较好用,另外上升沿阀值的判断还不够严谨,大家有兴趣可以继续完善下。

9.2   普通触发

普通触发的实现是基于ADC的模拟看门狗功能,通过设置不同看门狗阀值实现不同的触发电压。由于使能了看门狗中断,检测到外部触发电压后会进入ADC模拟看门狗中断。在中断里面判断是否是上升沿触发,如果是的话,会关闭模拟看门狗中断并开启一个定时器计数功能,目的是为了采集这个触发电压前后各1024个ADC数据,基本的实现思路就是这个样子的。

下面把实际的实现为大家做个说明:

第1步:将ADC3配置使能模拟看门狗功能。

/*ADC3的配置*****************************************************************/

ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising;

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC3;

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;

 

/* ADC3 规则通道配置 */

ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure);

ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);

 

/* 使能 ADC3 DMA */

ADC_DMACmd(ADC3, ENABLE);

 

/* 配置模拟看门狗的阀值 注意别配置反了,要不一直进入中断 */

ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC3, 4095, 0);

 

/* 配置模拟看门狗监测ADC3的通道10 */

ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC3, ADC_Channel_10);

 

/* 使能一个规则通道的看门狗 */

ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC3, ADC_AnalogWatchdog_SingleRegEnable);

 

/* 使能模拟看门狗中断 */

ADC_ITConfig(ADC3, ADC_IT_AWD, ENABLE);

 

/* 使能DMA请求 -------------------------------------------------------------*/

ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC3, ENABLE);

 

/* Enable ADC3 --------------------------------------------------------------*/

ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);

特别注意函数ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig的设置,因为是12位分辨率的ADC,最大值就是2^12 – 1 = 4095,这里设置为4095表示超过4095才会触发模拟看门狗中断,由于已经是最大值了,所以不会触发模拟看门狗中断。

 

第2步:模拟看门狗中断。

达到设置的模拟看门狗触发值会进入到这个中断里面。

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: ADC_IRQHandler

*    功能说明: 模拟看门狗中断服务程序。

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void ADC_IRQHandler()

{

     /* 读取DMA剩余要传输的数目 */

     g_usTrigCount = DMA2_Stream1->NDTR;

 

     /* 确认是否是ADC3的看门狗中断 */

     if((ADC3->SR)&0x01)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

    {

         /* 取触发值的前一个点,查看是否是在阀值范围内,从而判断是上升沿还是下降沿 */

         if(g_usTrigCount == 10240)

         {

              /* 剩余10240表示触发值是ADC3ConvertedValue[10239]是触发值,那么上一个点就是10238 */

              g_usTrigTempFlag = ADC3ConvertedValue[10238];

         }

         else if(g_usTrigCount == 10239)

         {

              /* 剩余10239表示触发值是ADC3ConvertedValue[0]是触发值,那么上一个点就是10239 */

              g_usTrigTempFlag = ADC3ConvertedValue[10239];

         }

         else

         {

              /* 剩余10239表示触发值是ADC3ConvertedValue[0]是触发值,那么上一个点就是10239 */

              g_usTrigTempFlag = ADC3ConvertedValue[10238 - g_usTrigCount];

         }

        

         /* 判断是否是上升沿,是的话开启定时器记录ADC数据 */

         if(g_usTrigTempFlag <= g_TrigVol->usTrigValue)

         {

              /* 关闭ADC3的看门狗中断 */

              ADC3->CR1 &= 0xffffffbf;

              TriggerFlag = 1;

             

              /* 启动定时器计数 */

              TIM8->CR1 |= 0x01;

         }

        /* 清除挂起标志 */

         ADC3->SR &= 0xfe;

    }

}

进入到这个中断后,主要做了一件事,判断是否是上升沿,如果是上升沿的话,将关闭模拟看门狗并开启定时器测量功能。也就是下面第3步要讲解的。

 

第3步:初始化一个定时器做时间测量,表示检测到触发值后记录一段时间的波形。

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: TIM8_MeasureTrigConfig

*    功能说明: 使用TIM8为普通触发模式下数据采集计时,定时采集触发值前后的1024个ADC数据

*    形    参:无

*    返 回 值: 无              

*********************************************************************************************************

*/

/*

     每次捕获采集触发值前后的1024个ADC数据(单通道)。

*/

const uint32_t g_TrigFreqTable[][2] =

{

     {60,   1024},    //2.8Msps  168000000/2800000 = 60  => 60 * 1024

     {84,   1024},    //2Msps    168000000/2000000 = 84  => 84 * 1024

     {168,  1024},    //1Msps    168000000/1000000 = 168 => 168 * 1024

     {336,  1024},    //500Ksps  168000000/500000  = 336 => 336 * 1024

     {840,  1024},    //200Ksps  168000000/200000  = 840 => 840 * 1024

    

     {1680,  1024},   //100Ksps 168000000/100000  = 1680  => 1680 * 1024

     {3360,  1024},   //50Ksps  168000000/50000   = 3360  => 3360 * 1024

     {8400,  1024},   //20Ksps  168000000/20000   = 8400  => 8400 * 1024

     {16800, 1024},   //10Ksps  168000000/10000   = 16800 => 16800 * 1024

     {33600, 1024},   //5Ksps   168000000/5000    = 33600 => 33600 * 1024

 

     /* 下面5种采样频率下刷新较慢,因为采集前后1024个ADC的时间较长 */

     {42000,    2048},    //2Ksps 168000000/2000  = 84000 => 84000 * 1024

     {42000,    4096},    //1Ksps 168000000/1000  = 168000 => 168000 * 1024

     {42000,    8192},    //500sps 168000000/500  = 336000 => 336000 * 1024

     {42000,    20480},   //200sps 168000000/200  = 840000 => 840000 * 1024

     {42000,    40960},   //100sps 168000000/100  = 1680000 => 1680000 * 1024

    

     /* 下面这几种采样率不做触发支持 */

     {42000,    40960},   //50sps

     {42000,    40960},   //20sps

     {42000,    40960},   //10sps

     {42000,    40960},   //5sps

     {42000,    40960},   //2sps

     {42000,    40960},   //1sps     

};

 

void TIM8_MeasureTrigConfig(void)

{

     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;

     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    

     /* 开启时钟 */

     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8, ENABLE);

    

     /* 加上第一次进入中断的标志,进入中断后将其置1 */

     g_usFirstTimeIRQFlag = 0;

 

     /* 使能定时器8中断  */

     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM8_UP_TIM13_IRQn;

     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

 

     /* 定时器配置 */

     TimeBaseId = 1;        /* 开机后按照ADC单通道1Msps进行配置 */

     TIM_DeInit(TIM8); 

     TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = g_TrigFreqTable[TimeBaseId][0] - 1;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = g_TrigFreqTable[TimeBaseId][1] - 1;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision = 0;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

     TIM_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_BaseInitStructure);

     TIM_ITConfig(TIM8, TIM_IT_Update, ENABLE);

     TIM_Cmd(TIM8, DISABLE);

}

 

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: Time8Recorder

*    功能说明: 使用TIM8为普通触发模式下数据采集计时,定时采集触发值前后的1024个ADC数据

*    形    参:无

*    返 回 值: 无              

*********************************************************************************************************

*/

static void Time8Recorder(void)

{

     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;

    

     /* 加上第一次进入中断的标志 */

     g_usFirstTimeIRQFlag = 0;

    

     TIM_DeInit(TIM8); 

     TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = g_TrigFreqTable[TimeBaseId][0] - 1;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = g_TrigFreqTable[TimeBaseId][1] - 1;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision = 0;

     TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

     TIM_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_BaseInitStructure);

     TIM_ITConfig(TIM8, TIM_IT_Update, ENABLE);

     TIM_Cmd(TIM8, DISABLE);

}

首先讲解数组g_TrigFreqTable的作用,因为不同采样率下,采样1024个数据时间是不同的,所以我们就要将定时器设置为不同的参数配置,以此实现这段时间内采集1024个数据(也许有读者会问,我们不是要采集2048个数据吗,为什么这里只采集了1024个。原因在于另外1024个数据直接从这个触发值所在位置的前面获取即可,也就是已经采集的,最近的1024个数据)。比如第一组是60和1024,他的作用就是将定时器结构体成员配置为:

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = 60 – 1

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1024 – 1

那么定时器的更新周期 = TIMCLK / (TIM_Period + 1)/(TIM_Prescaler + 1)= TIMCLK/60/1024。到了这个时间后,就会进入到定时器中断,也就是在这个采样率下,已经完成了1024个数据的采集。其它采样率的参数配置同理。具体取值不限制,只要大家的配置满足采集了1024个数据即可。

这个理解了,其它的就是TIM8的配置,这个就相对容易些,我们这里就不做介绍了。另外特别注意变量标志g_usFirstTimeIRQFlag,下一步里面会说明为什么要做这个。

 

第4步:也是最后一步,测量时间到后,进入到定时器中断。

进入到定时器中断后,要关闭定时器,并将触发值前后各1024个采样数据从缓冲区中提取出来。具体实现代码如下:

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: TIM8_UP_TIM13_IRQHandler

*    功能说明: 定时器中断函数

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无              

*********************************************************************************************************

*/

void TIM8_UP_TIM13_IRQHandler(void)

{

     uint16_t i, k, usCurPos;

    

     /* 第一次进入TIM8中断执行退出操作,因为定时器更新中断有个小bug,

        一旦初始化了定时器并且使能中断就会有立即进入一次中断的情况,为了防止这种情况的

        出现,作如下操作:

     */

     if(g_usFirstTimeIRQFlag == 0)

     {

         g_usFirstTimeIRQFlag = 1;

        

         TIM_ClearITPendingBit(TIM8, TIM_IT_Update);

        

         /* 如果是第一次进入就退出 */

         return;

     }

    

     /* 定时器时间中断 */

     if (TIM_GetITStatus(TIM8, TIM_IT_Update) != RESET)

     {

         /* 先关闭定时器 */

         TIM_Cmd(TIM8, DISABLE);

    

         /* 确保开启的定时器计时采集ADC数据 */

         if(TriggerFlag == 1)

         {

              /* 定时器采集ADC数据结束 */

              TriggerFlag = 2;

             

              /* 开启定时器计数前DMA传输数据的位置 */

              usCurPos = 10240 - g_usTrigCount;

             

              /*

                   下面分为三种情况获取2K的数据(三通道,单通道就是前后1024个ADC数据):

                   1. 当前的位置 < 1024.

                   2. 1024 <= 当前的位置 <= 10240 - 1024(9216)

                    3. 当前位置 > 10240 - 1024(9216)

              */

              /* 第一种情况:当前的位置 < 1024. */

              if(usCurPos < 1024)

              {

                   k = 1024 - usCurPos;

                   usCurPos = 10240 - k;

                  

                   /* 前部分数据 */

                   for(i = 0; i < k; i++)

                   {

                       g_DSO1->usWaveBufTemp[i] = ADC3ConvertedValue[i+usCurPos];

                   }

                  

                   usCurPos = i;

                   k = 10240 - g_usTrigCount + 1024;

                  

                   /* 后部分数据 */

                   for(i = 0; i < k; i++)

                   {

                       g_DSO1->usWaveBufTemp[i + usCurPos] = ADC3ConvertedValue[i];

                   }

              }

              /* 第三种情况:当前位置 > 10240 - 1024(9216) */

              else if(usCurPos > 9216)

              {

                   usCurPos = usCurPos - 1024;

                  

                   /* 采集前1024+g_usTrigCount的数据 */

                   for(i = 0; i < (g_usTrigCount + 1024); i++)

                   {

                       g_DSO1->usWaveBufTemp[i] = ADC3ConvertedValue[i+usCurPos];

                   }

                  

                   k = i;

                   usCurPos = (1024 - g_usTrigCount);

                  

                   /* 剩余数据的采集 */

                   for(i = 0; i < usCurPos; i++)

                   {

                       g_DSO1->usWaveBufTemp[i + k] = ADC3ConvertedValue[i];

                   }

              }

              /* 第二种情况:1024 <= 当前的位置 <= 10240 - 1024(9216)  */

              else

              {

                   usCurPos = usCurPos - 1024;

                   for(i = 0; i < 2048; i++)

                   {

                       g_DSO1->usWaveBufTemp[i] = ADC3ConvertedValue[i+usCurPos];

                   }

              }

             

         }

    

         TIM_ClearITPendingBit(TIM8, TIM_IT_Update);

     }

}

变量标志g_usFirstTimeIRQFlag的作用就是代码前面的注释,第一次进入TIM8中断执行退出操作,因为定时器更新中断有个小bug,一旦初始化了定时器并且使能中断就会有立即进入一次中断的情况,为了防止这种情况而做的这个变量。

定时器中断里面最重要的功能还是从10240大小的缓冲区里面提取2048个采样数据,代码里面分为三种情况进行实现:

1. 当前的位置 < 1024。

2. 1024 <= 当前的位置 <= 10240 - 1024(9216)。

3. 当前位置 > 10240 - 1024(9216)。

具体实现需要大家拿笔实际计算下,捋一遍基本就都明白了,我们这里就不做说明了。

9.3   总结

本章为大家讲解的普通触发更适合做波形故障记录,如果波形触发速度太快了,有点处理不过来,因为我们需要记录2048个数据,大家可以根据实际需要调整记录的大小。

 

以上是关于安富莱二代示波器教程第9章 示波器设计—自动触发和普通触发的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

安富莱二代示波器教程第1章 示波器基础知识

安富莱二代示波器教程第2章示波器操作说明及其介绍

二代示波器教程第11章 示波器设计—功能模块划分

二代示波器教程第15章 FreeRTOS操作系统版本二代示波器实现

二代示波器教程第14章 uCOS-III操作系统版本二代示波器实现

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