在Kinetis上使用DMA进行脉冲计数

Freescale Semiconductor Document Number: AN5083 应用笔记 Rev 0, 01/2015 在 Kinetis 上使用 DMA 进行脉冲计数 1 简介 本应用笔记阐述了如何使用 DMA 和通用 IO 模块进行脉冲计数 许多 Kinetis 系列微控制器具有低功耗定时器 (LPT) 和 FlexTimer, 可用于脉冲输入捕捉 然而, 当应用程序需要对多个脉冲输入进行计数时, 低功耗定时器则无法满足需求 例如,LPTMR( 低功耗定时器模块 ) 内部只有一个计数器 该计数器只能用作单脉冲计数器 本应用程序旨在使用通用 IO 来捕捉多脉冲输入, 并且使用 DMA 模块通道倒计数寄存器来进行脉冲计数 通过使用该方法, 在无 CPU 干预的情况下,Kinetis 芯片最多可同时对 5 个通道的脉冲输入进行计数 由于 Kinetis MCU 的兼容性, 不同的 Kinetis 子系列 (K60 除外 ) 芯片上均可使用该应用程序 所有 Kinetis K 系列共用相同的模块 (IP blacks), 因此在整个 K 子系列中实现代码复用比较简单 内容 1 简介...... 1 2 功能说明... 1 3 初始化和应用程序... 2 4 结论...... 4 5 功能限制...5 5.1 最大 DMA 速率...... 5 5.2 DMA 主循环计数器...... 5 2 功能说明 2015 Freescale Semiconductor, Inc.

初始化和应用程序 当外设请求使能并且触发信号到来时, 会产生一个 DMA 请求 ; 当 DMA 完成一次循环传输后,DMA 通道计数器会从重载值开始向下计数, 直到为零为止 如果将 DMA 主循环计数器设置为一个适当的值, 并且将 DMA 触发源设置为来自 GPIO 的外部边沿捕捉, 我们可以通过读取 DMA 通道的向下计数寄存器, 在该端口上进行脉冲输入捕捉 Kinetis K 系列集成了一个 DMA 请求多路复用器, 最多可允许 64 个 DMA 请求信号映射至任何一个 DMA 通道 因此, 我们安排 PORTA-PORTE 的上升 / 下降触发源到 DMA 通道 0-5 表 1. 通道请求源 DMA 通道编号 DMA 请求源编号源描述 DMA 通道 0 49 PORTA 请求 DMA 通道 1 50 PORTB 请求 DMA 通道 2 51 PORTC 请求 DMA 通道 3 52 PORTD 请求 DMA 通道 4 53 PORTE 请求 以下代码片段显示了将 DMA 通道请求源配置为相应的 PORT 请求 DMAMUX0_CHCFG0 = DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(49); //PORTA request DMAMUX0_CHCFG1 = DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(50); //PORTB request DMAMUX0_CHCFG2 = DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(51); //PORTC request DMAMUX0_CHCFG3 = DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(52); //PORTD request DMAMUX0_CHCFG4 = DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(53); //PORTE request 注由于 DMA 触发源基于 PORT, 一个 PORT 实例只能有一个引脚用作 DMA 脉冲输入 因此, 脉冲输入的最大通道数与芯片的 PORT 模块实例数相等 3 初始化和应用程序 若要初始化 DMA 多脉冲计数功能, 需执行以下步骤 : 对于 DMA 模块 : 1. 使能 DMAMUX 和 DMA 时钟, 配置 DMAMUX 请求源 2. 将 DMA 源和目标地址设为虚拟变量地址 3. 将 DMA 源和目标的主 / 次地址的调整值和偏移量设为零 4. 将每个 DMA 通道的向下计数计数器 (CITER 和 BITER) 设为相应值 5. 使能 DMA 通道请求等待外部触发器的信号 对于通用 IO 和 PORT 模块 : 1. 设置 PORT 引脚对通用 IO 复用 2. 在 PORT_MUX 寄存器上使能 DMA 的上升沿 / 下降沿请求 对于应用程序 : 1. 初始化 DMA 和通用 IO 模块 2. 在应用程序中读取 DMA 通道计数器以获取脉冲计数值 示例代码如下所示 : /* clock gate initialization */ SIM->SCGC5 = SIM_SCGC5_PORTA_MASK, SIM->SCGC5 = SIM_SCGC5_PORTB_MASK, SIM->SCGC5 = SIM_SCGC5_PORTC_MASK, SIM->SCGC5 = SIM_SCGC5_PORTD_MASK, 2 Freescale Semiconductor, Inc.

初始化和应用程序 SIM->SCGC5 = SIM_SCGC5_PORTE_MASK, /* set pin to GPIO function and enable DMA request source */ /* enable DMA and DMAMUX clock */ SIM->SCGC6 = SIM_SCGC6_DMAMUX_MASK; SIM->SCGC7 = SIM_SCGC7_DMA_MASK; 在配置 DMA MUX 触发器和源数量之前, 禁用 DMAMUX->CFG[ENBL] 位 /* clears register for changing source and trigger */ DMAMUX->CHCFG[1] = 0; DMAMUX->CHCFG[2] = 0; DMAMUX->CHCFG[3] = 0; DMAMUX->CHCFG[4] = 0; /* set DMA channel request source */ DMAMUX->CHCFG[0]= DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(49); DMAMUX->CHCFG[1]= DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(50); DMAMUX->CHCFG[2]= DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(51); DMAMUX->CHCFG[3]= DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(52); DMAMUX->CHCFG[4]= DMA MUX_CHCFG_ENBL_MASK DMA MUX_CHCFG_SOURCE(53); 在初始化 DMA 寄存器之前, 需要向 DMA 的源和目标地址寄存器填入一个无用变量的地址值 DMA 模块初始化 例如, 仅使用 DMA 通道 0 /* source configuration */ DMA0->TCD[0].SADDR = &dummy; DMA0->TCD[0].ATTR = DMA_ATTR_SSIZE(0); DMA0->TCD[0].SOFF= 0; /* no address shift after each transfer */ DMA0->TCD[0].SLAST = 0; /* destination configuration */ DMA0->TCD[0].DADDR = &dummy; DMA0->TCD[0].ATTR = DMA_ATTR_DSIZE(0); DMA0->TCD[0].DOFF= 0; DMA0->TCD[0].DLAST_SGA= 0; /* set CITER and BITER to maximum value */ DMA0->TCD[0].CITER_ELINKNO = DMA_CITER_ELINKNO_CITER_MASK; DMA0->TCD[0].BITER_ELINKNO = DMA_CITER_ELINKNO_BITER_MASK; DMA0->TCD[0].NBYTES_MLNO = 1; /* transfer one byte on each trigger arrived */ /* enable auto close request */ DMA0->TCD[0].CSR = DMA_CSR_DREQ_MASK; /* start transfer */ DMA0->SERQ = DMA_SERQ_SERQ(0); 在应用程序中读取 DMA 通道计数器 脉冲计数值为 BITER 减 CITER 的值 注主迭代计数耗尽 ( 即 CITER 达到零 ) 之前, 可在任意时刻从应用程序中读取 DMA 通道计数器 一旦 CITER 达到零, 用户需要将 CITER 寄存器的值重置为 BITER, 然后重新开始计数操作 Uint32_t value; value = DMA0->TCD[0]. BITER_ELINKNO - DMA0->TCD[0].CITER_ELINKNO; Freescale Semiconductor, Inc. 3

结论 4 结论 DMA 多脉冲计数器完全由内部硬件逻辑实现 用户只需要读取 DMA 通道向下计数寄存器以获取脉冲计数值 整个过程不占用任何 CPU 资源 图 1 显示了使用 DMA 捕捉 3 种不同频率 (10 KHz 20 KHz 和 1 KHz) 方波的结果 输入方波 : 若要测量方波频率 : 图 1. 输入方波 1. 使能 PIT 定时器以产生中断 2. 在中断服务程序中读取每个 DMA 通道计数器, 并复位计数器 3. 在串行终端上显示计数结果 4 Freescale Semiconductor, Inc.

功能限制 图 2. 串行终端上的计数结果 5 功能限制 在实现过程中必须考虑几种限制 本文档中针对某些限制提供了解决方案 5.1 最大 DMA 速率 用于 DMA 硬件请求 ( 特别是单字节传输 ) 的最大传输速率受到一些因素的限制 对于 100 MHz 的器件, 可实现的最大速率为 8.7 MHz, 因此其最大输入频率不能超过该速率 5.2 DMA 主循环计数器 在不使用 DMA 通道链接特性的情况下,DMA 寄存器 DMA_TCDn_CITER_ELINKNO 的主循环计数器限为 15 位 ( 请参见参考手册中的 DMA 章节 ) 因此, 主循环计数限为 32K 用户必须检查 CITER 寄存器并确保其未达到零 如果 CITER 达到零, 则 BITER 将重载 BITER 寄存器中的数值 Freescale Semiconductor, Inc. 5

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