（十）DSP28335基础教程——ECAP实验（超声波测距）

0 前言

这一节我们来学习DSP的ECAP模块的功能。实验目标：通过超声波测距模块，将采集所测量距离显示在电脑串口助手上。

本节将分为硬件部分、软件部分和实验展示三个方面进行介绍，不清楚的欢迎留言。

1 硬件部分

需要四个硬件如图1所示：超声波模块HC-SR04、DSP28335核心板、烧写器、USB转串口模块。

图1 硬件实物图

超声波模块有四个接口，分别为VCC（+5V）、TRIG（控制端）、ECHO（接收端）和GND，其工作原理如下：
（1）采用IO口输入信号到TRIG接口触发测距，给至少10us的高电平信号；
（2）触发后，模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有信号返回；
（3）若有信号返回，ECHO接口将输出一个高电平，其高电平的持续时间就是超声波从发射到返回的时间；
（4）测量距离=（高电平时间*声速）/2，其中声速=340m/s。
为了更清楚的表示超声波工作过程，图2给出了输入输出信号的时序图。

图2 超声波模块工作时序图

因此，在实验过程中，采用DSP的ECAP管脚连接到HC-SR04的ECHO接口，再用一个普通IO口连接到TRIG接口作为触发源管脚即可。其中，具体的硬件连接如图3所示。

图3 硬件接线图

2 软件部分

在软件部分，分为超声波模块功能和串口显示。

首先我们看超声波模块的代码：（注意：查看代码时双击点进去看，否则会内容不全）。

需要注意：
（1）ECAP要设置为单次模式，不能设置连续模式，因为这里超声波模块每触发一次只输出一次回响信号，因此我们只需要捕获信号的上升沿和下降沿即可，即上升沿捕获计数值储存在捕获寄存器CAP1中，而下降沿计数值储存在寄存器CAP2中。否则，所测量的捕获信号将可能储存在CAP3或CAP4中，对后面计算距离造成不便。在这里，我们设置在捕获事件2发生后重新刷新Mod4计数器，具体过程如图4所示。

图4 单次和连续捕获过程

（2）测量距离（单位mm）=（高电平时间*声速）/2=（CAP2值-CAP1值）×170/(150×1000)。其中150是代表DSP28335时钟频率为150MHz，1000是米到毫米的单位换算。

bsp_cap.c

/***  *********************************************************************************************  @file                 bsp_cap.c*  @file                 SK Electronics*  @version           V1.0*  @date               2021-xx-xx*  @brief               CAP应用函数接口*  ********************************************************************************************  @attention*  实验平台：SK-F28335Mini   核心板*  CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696*  淘宝：https://shop409670932.taobao.com*/#include "bsp_cap.h"
#include "bsp_sci.h"
extern Uint32 cap_val,Distan;
extern char Distan_ASCII[2];/***  @brief                   初始化ECAP1配置*  @parameter                  无*  @return_value               无*/
void Init_ECap1(void)
{InitECap1Gpio();EALLOW;GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0;//普通IO模式GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1;//配置成输出EDIS;ECap1Regs.ECEINT.all = 0x0000;    // 关闭所有的CAP中断ECap1Regs.ECCLR.all = 0xFFFF;     // 清除所有的CAP中断标志位ECap1Regs.ECCTL1.all = 0x0000;   // 复位控制寄存器2ECap1Regs.ECCTL2.all = 0x0000;   // 复位控制寄存器2ECap1Regs.TSCTR = 0;    // 计数清零ECap1Regs.CTRPHS = 0;   // 计数相位寄存器清零ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP2POL = 1;//捕获事件2下降沿触发ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST2 = 1;//捕获事件2发生时计数器复位ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAP4POL = 1;//捕获事件4下降沿触发ECap1Regs.ECCTL1.bit.CTRRST4 = 1;//捕获事件4发生时计数器复位ECap1Regs.ECCTL1.bit.CAPLDEN = 1;//使能在捕获事件发生时装载CAP1~CAP4ECap1Regs.ECCTL1.bit.FREE_SOFT = 2;//TSCTR不受仿真影响ECap1Regs.ECCTL2.bit.STOP_WRAP = 1;//在捕获事件2发生后停止（单次模式）ECap1Regs.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP = 1;//开始计数ECap1Regs.ECCTL2.bit.SYNCO_SEL = 2;//禁止SYNC_OUT输出信号ECap1Regs.ECEINT.bit.CEVT2 = 1;  // 使能捕获事件2发生中断
}/***  @brief                  计算距离*  @parameter                  无*  @return_value               无*/
void ReadDistance(void)
{GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO0 = 1;   //Trig引脚输出高电平DELAY_US(15);   //至少10us，本实验给15usGpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1;   // Trig引脚输出低Distan = cap_val*170/150000;   // 计算距离，此处单位为mmscia_msg("当前测距：\0");hextoascii(Distan);scia_msg(Distan_ASCII);scia_msg("mm\r\n");
}

bsp_cap.h

/***  *********************************************************************************************  @file                 bsp_cap.h*  @file                 SK Electronics*  @version           V1.0*  @date               2021-xx-xx*  @brief               CAP应用函数接口头文件*  ********************************************************************************************  @attention*  实验平台：SK-F28335Mini   核心板*  CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696*  淘宝：https://shop409670932.taobao.com*/#include "DSP28x_Project.h"
void Init_ECap1(void);
void ReadDistance(void);

串口模块显示代码：
bsp_sci.c

/***  *********************************************************************************************  @file                 bsp_sci.c*  @file                 SK Electronics*  @version           V1.0*  @date               2021-xx-xx*  @brief               串口通信应用函数接口*  ********************************************************************************************  @attention*  实验平台：SK-F28335Mini   核心板*  CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696*  淘宝：https://shop409670932.taobao.com*/
#include "bsp_sci.h"
extern char Distan_ASCII[4];
/***  @brief                   初始化SCI串口配置*  @parameter                  无*  @return_value               无*/
void Sci_Init(void)
{//SCI的工作模式和参数需要用户在后面的学习中，深入的了解一个寄存器底层相关的资料了，多看看芯片手册和寄存器的意思。//因为28335的寄存器太多了，所以在以后的学习过程中，就不会对寄存器进行详细的注释了。InitSciaGpio();SciaRegs.SCICCR.all=0x07;// 1 stop bit,  No loopback// No parity,8 char bits// async mode, idle-line protocolSciaRegs.SCICTL1.all=0x03;// enable TX, RX, internal SCICLK,#if(CPU_FRQ_150MHZ)SciaRegs.SCIHBAUD=0x0001;// 9600 baud @LSPCLK = 37.5MHz.SciaRegs.SCILBAUD=0x00E7;#endif#if(CPU_FRQ_100MHZ)SciaRegs.SCIHBAUD=0x0001;// 9600 baud @LSPCLK = 20MHz.SciaRegs.SCILBAUD=0x0044;#endif// SciaRegs.SCICTL2.bit.RXBKINTENA=1;// SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=1;//SciaRegs.SCICCR.bit.LOOPBKENA=1;SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET=1;// PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE=1;// IER|=M_INT9;// PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx1=1;// PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx2=1;}void scia_xmit(int a)//发送字节的函数
{while (SciaRegs.SCICTL2.bit.TXRDY == 0) {}SciaRegs.SCITXBUF=a;}void hextoascii(unsigned char num)//十位数字转化为对应ASCII格式
{char one,ten,hundred,thousand=0;one=num/1%10;//取个位ten=num/10%10;//取十位hundred=num/100%10;//取百位thousand=num/1000%10;//取千位Distan_ASCII[0]=thousand+0x30;Distan_ASCII[1]=hundred+0x30;Distan_ASCII[2]=ten+0x30;Distan_ASCII[3]=one+0x30;
}
void scia_msg(char * msg)//发送数组的函数
{int i;i = 0;SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=0;while(msg[i] != '\0'){scia_xmit(msg[i]);i++;}SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=1;
}

bsp_sci.h

/***  *********************************************************************************************  @file                 bsp_sci.h*  @file                 SK Electronics*  @version           V1.0*  @date               2021-xx-xx*  @brief               串口通信函数接口头文件*  ********************************************************************************************  @attention*  实验平台：SK-F28335Mini   核心板*  CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696*  淘宝：https://shop409670932.taobao.com*/#ifndef _BSP_SCI_H_
#define _BSP_SCI_H_
#include "DSP28x_Project.h"void Sci_Init(void);
void scia_xmit(int a);//发送字节的函数
void scia_msg(char * msg);//发送数组的函数
void hextoascii(unsigned char num);
#endif /*_BSP_SCI_H_ */

main.c

/***  *********************************************************************************************  @file                 main.c*  @file                 SK Electronics*  @version           V1.0*  @date               2020-xx-xx*  @brief               ECAP超声波测距实验*  ********************************************************************************************  @attention*  实验平台：SK-F28335Mini   核心板*  CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696*  淘宝：https://shop409670932.taobao.com*/
#include "DSP28x_Project.h"
#include "bsp_cap.h"
#include "bsp_sci.h"
#define FLASH_RUN 1
#define SRAM_RUN 2
#define RUN_TYPE FLASH_RUN
#if RUN_TYPE==FLASH_RUN
extern Uint16 RamfuncsLoadStart;
extern Uint16 RamfuncsLoadEnd;
extern Uint16 RamfuncsRunStart;
#endif
/**************************************变量定义************************************************/
Uint32 cap_val=0,Distan=0;
char Distan_ASCII[4]={0,0,0,0};//存放测量距离的ASCII转换结果/**************************************声明区**************************************************/
__interrupt void Ecap1_isr(void);   // Ecap1_isr()函数声明
interrupt void scia_Tx_isr(void);
interrupt void scia_Rx_isr(void);
void delay_1ms(Uint16 t);
/***  @brief                           主函数*  @parameter                  无*  @return_value               无*/
void main(void)
{/*第一步：初始化系统控制:*/InitSysCtrl();/*第二步：初始化GPIO口*/InitGpio();/* 第三步：清除所有中断 和初始化 PIE 向量表:*/DINT;// 关闭全局中断InitPieCtrl();// 初始化 PIE 控制寄存器到默认状态，默认状态是全部 PIE 中断被禁用和标志位被清除IER = 0x0000;// 禁用 CPU 中断和清除所有 CPU 中断标志位:IFR = 0x0000;InitPieVectTable();// 初始化 PIE 中断向量表// 中断重映射，注册中断程序入口（用户按需求添加）EALLOW;PieVectTable. ECAP1_INT = &Ecap1_isr;   // ECAP1_INT的中断映射EDIS;///*程序烧录入28335（可选的）*/
#if RUN_TYPE==FLASH_RUNMemCopy(&RamfuncsLoadStart,&RamfuncsLoadEnd,&RamfuncsRunStart);InitFlash();
#endif
/* 第四步： 初始化片上外设*/// InitPeripherals();  //初始化所有外设（本例程不需要）Sci_Init();//初始化和配置SCIA串口通信Init_ECap1();   // ECap1模块初始化IER |= M_INT4;  //使能第一组中断PieCtrlRegs.PIEIER4.bit.INTx1 = 1; //使能第四组中断里的第一个中断--CAP1中断/* 第五步：添加用户功能具体代码*/EINT;ERTM;scia_msg("Hello SK Electronics!\r\n\0");scia_msg("更详细的DSP基础教程，请关注支持本人博客哈！\r\n\0");scia_msg("CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_46556696\r\n\0");scia_msg("淘宝店铺：https://shop409670932.taobao.com\r\n\0");for(;;){ReadDistance();   // 计算距离delay_1ms(500);   // 延时500ms}
}void delay_1ms(Uint16 t)
{while(t--){DELAY_US(1000);}
}/***  @brief                  ECAP1中断服务函数*  @parameter                  无*  @return_value               无*/
__interrupt void Ecap1_isr(void)
{PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP4; // 清除CAP1的PIE中断标志ECap1Regs.ECCLR.bit.INT = 1;      // 清除ECap1中断标志位ECap1Regs.ECCLR.bit.CEVT2 = 1;    // 清除事件2标志位cap_val=(int32)ECap1Regs.CAP2 - (int32)ECap1Regs.CAP1;   // 计算脉冲
}

3 实验展示

程序烧录进去后，图5所示在串口助手和在CCS变量窗口可以看到超声波所测量的距离。

图5 实验结果

大家可以参考代码尝试一下，有疑问的欢迎留言！！