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Icu模块用户手册

大约 14 分钟约 4221 字2025/12/26

Icu模块用户手册

目录

1. 简介

本模块提供了对 ICU (Input Capture Unit) 的抽象接口，利用CCP硬件资源，实现对输入信号的精确测量和监控。主要功能包括：

  • 初始化与反初始化: 通过 HLI_Icu_Init 和 HLI_Icu_DeInit 对一个或多个ICU通道进行配置和资源释放。
  • 边沿检测 (HLI_ICU_MODE_EDGE_DETECTION): 在检测到指定边沿（上升沿/下降沿）时触发中断，并通过回调函数通知应用层。
  • 边沿计数 (HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTER): 对指定类型的边沿进行计数，可以通过 HLI_Icu_GetEdgeNumbers 获取计数值。
  • PWM信号测量:
    • 硬件模式 (HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT): 利用CCP模块的硬件特性，自动测量PWM信号的周期和占空比，此模式会独占一个CCP模块。
    • 软件模式 (HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWARE): 通过边沿触发和定时器中断结合的方式，用软件计算PWM信号的周期和占空比，支持多通道同时测量，但对输入信号频率有一定限制。
  • 边沿间隔测量 (HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVAL): 测量两个相邻边沿（同向或异向）之间的时间间隔。

1.1 支持的设备

当前软件适用于以下芯片:

  • KF32A158xxxSF

1.2 名词及缩写

缩写解释
MCU微控制器
ICU输入捕捉单元
ISR中断服务例程
CCP捕捉/比较/PWM模块

2. 文件结构

文件名称描述
kf32axxx_hli_icu.c此文件包含ICU驱动程序的通用功能
kf32axxx_hli_icu.h此头文件输出ICU驱动程序的类型定义和函数原型
kf32axxx_hli_icu_Lcfg.c链接时参数(用户需重点关注, 并根据实际应用进行修改)
kf32axxx_hli_icu_Lcfg.h链接时参数的声明
kf32axxx_hli_icu_cfg.h所有宏定义、预编译参数

3. 数据结构

3.1 数据类型

3.1.1 宏定义

无。

3.1.2 枚举

  1. ICU状态 (HLI_Icu_StatusType)

    枚举值解释
    HLI_ICU_STATUS_OKICU状态OK
    HLI_ICU_STATUS_NOKICU状态NOT OK

  2. ICU模块编号 (HLI_Icu_ModuleType)

    枚举值说明
    HLI_ICU_MODULE_0ICU0
    HLI_ICU_MODULE_1ICU1
    HLI_ICU_MODULE_2ICU2
    HLI_ICU_MODULE_3ICU3
    HLI_ICU_MODULE_4ICU4
    HLI_ICU_MODULE_20ICU20
    HLI_ICU_MODULE_21ICU21

  3. ICU通道 (HLI_Icu_ChannelType)

    枚举值说明
    HLI_ICU_CHANNEL_1ICU通道1, 对应CCP通道1
    HLI_ICU_CHANNEL_2ICU通道2, 对应CCP通道2
    HLI_ICU_CHANNEL_3ICU通道3, 对应CCP通道3
    HLI_ICU_CHANNEL_4ICU通道4, 对应CCP通道4
    HLI_ICU_CHANNEL_INVALID无效通道

  4. ICU触发事件 (HLI_Icu_ActiveEventType)

    枚举值说明
    HLI_ICU_FALLING_EDGEICU下降沿触发
    HLI_ICU_RISING_EDGEICU上升沿触发
    HLI_ICU_RISING4_EDGESICU每4个上升沿触发一次
    HLI_ICU_RISING16_EDGESICU每16个上升沿触发一次
    HLI_ICU_PWM_WAVEPWM测量模式

  5. ICU工作模式 (HLI_Icu_MeasureModeType)

    枚举值说明
    HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTERICU边沿计数模式
    HLI_ICU_MODE_EDGE_DETECTIONICU边沿触发中断模式
    HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENTICU硬件测量PWM(占用一个CCP模块)
    HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWAREICU软件测量PWM(占用一个通道)
    HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVALICU边沿计时模式

3.1.3 类型定义

  1. 占空比与周期 (HLI_Icu_DutyCycleType)

    成员解释
    ActiveTime高电平时间
    PeriodTime周期时间

3.2 配置项说明

  1. 静态配置

    静态配置在 kf32axxx_hli_icu_cfg.h 文件中通过宏定义完成。

    宏定义解释取值范围
    ICU_INTERVAL_MEASURE_TYPE边沿计时模式选择，默认为 MEASURE_TOGGLE_EDGE_INTERVAL。MEASURE_SAME_EDGE_INTERVAL (同向边沿) 或 MEASURE_TOGGLE_EDGE_INTERVAL (异向边沿)
    ICU_FEATURE_PWM_CALLBACK定义此宏以使能PWM测量完成时的中断回调函数。定义或注释掉

  2. 模块配置 (HLI_Icu_ModuleConfigType)

    成员解释取值范围
    HwModule当前ICU通道组所使用的硬件CCP模块。可选范围参考 HLI_Icu_ModuleType。
    Period计数器周期（最大计数值）。16位或32位无符号整数，取决于CCP模块。
    PreScaler计数器预分频值。16位或32位无符号整数，取决于CCP模块。
    EdgeCaptureCallback边沿检测模式下的回调函数指针。HLI_Icu_EdgeCaptureCallbackType 类型的函数指针。
    SignalMeasurementCallbackPWM测量完成回调函数（仅当定义ICU_FEATURE_PWM_CALLBACK时有效）。HLI_Icu_SignalMeasurementCallbackType 类型的函数指针。

  3. 通道配置 (HLI_Icu_ChannelConfigType)

    成员解释取值范围
    HwModule当前ICU通道所使用的硬件CCP模块。可选范围参考 HLI_Icu_ModuleType。
    HwChannel当前ICU通道所使用的硬件CCP通道。可选范围参考 HLI_Icu_ChannelType。
    MeasureMode测量模式（边沿检测/计数/PWM测量等）。可选范围参考 HLI_Icu_MeasureModeType。
    CaptureEdge捕获的边沿类型。可选范围参考 HLI_Icu_ActiveEventType。

  4. 顶层配置 (HLI_Icu_ConfigType)

    成员解释取值范围
    ModuleConfigPtr指向模块配置数组的指针。指向一个 HLI_Icu_ModuleConfigType 类型的数组。
    ChannelConfigPtr指向通道配置数组的指针。指向一个 HLI_Icu_ChannelConfigType 类型的数组。
    ModuleNum配置的模块数量。需要与 ModuleConfigPtr 指向的数组元素个数一致。
    ChannelNum配置的通道数量。需要与 ChannelConfigPtr 指向的数组元素个数一致。

4. 驱动函数

4.1 函数接口

4.1.1 HLI_Icu_Init

NameDescription
函数名称HLI_Icu_Init
语法void HLI_Icu_Init(const HLI_Icu_ConfigType *ConfigPtr)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)ConfigPtr : 指向ICU配置信息的指针
返回值无
描述初始化所有在配置结构体中定义的ICU模块和通道。
注意事项无

4.1.2 HLI_Icu_DeInit

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DeInit
语法void HLI_Icu_DeInit(void)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)无
返回值无
描述反初始化所有已配置的ICU模块。
注意事项无

4.1.3 HLI_Icu_EnableEdgeDetection

NameDescription
函数名称HLI_Icu_EnableEdgeDetection
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_EnableEdgeDetection(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述使能指定ICU通道的边沿监测功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_DETECTION 模式的通道有效。

4.1.4 HLI_Icu_DisableEdgeDetection

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DisableEdgeDetection
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_DisableEdgeDetection(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述关闭指定ICU通道的边沿监测功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_DETECTION 模式的通道有效。

4.1.5 HLI_Icu_EnableEdgeCount

NameDescription
函数名称HLI_Icu_EnableEdgeCount
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_EnableEdgeCount(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述使能指定ICU通道的边沿计数功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTER 模式的通道有效。

4.1.6 HLI_Icu_DisableEdgeCount

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DisableEdgeCount
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_DisableEdgeCount(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述关闭指定ICU通道的边沿计数功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTER 模式的通道有效。

4.1.7 HLI_Icu_ResetEdgeCount

NameDescription
函数名称HLI_Icu_ResetEdgeCount
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_ResetEdgeCount(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述重置指定ICU通道的边沿计数值为0。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTER 模式的通道有效。

4.1.8 HLI_Icu_GetEdgeNumbers

NameDescription
函数名称HLI_Icu_GetEdgeNumbers
语法uint32_t HLI_Icu_GetEdgeNumber(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值uint32_t: 当前ICU通道的边沿计数值。
描述获取指定ICU通道的当前边沿计数值。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_COUNTER 模式的通道有效。

4.1.9 HLI_Icu_EnableSignalMeasurement

NameDescription
函数名称HLI_Icu_EnableSignalMeasurement
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_EnableSignalMeasurement(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述开启指定ICU通道的PWM信号测量功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT 或 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWARE 模式的通道有效。

4.1.10 HLI_Icu_DisableSignalMeasurement

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DisableSignalMeasurement
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_DisableSignalMeasurement(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述关闭指定ICU通道的PWM信号测量功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT 或 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWARE 模式的通道有效。

4.1.11 HLI_Icu_GetDutyCycleValue

NameDescription
函数名称HLI_Icu_GetDutyCycleValue
语法HLI_Icu_DutyCycleType HLI_Icu_GetDutyCycleValue(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_Icu_DutyCycleType: 包含PWM周期和高电平时间的结构体。
描述获取指定ICU通道的PWM信号测量结果。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT 或 HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWARE 模式的通道有效。

4.1.12 HLI_Icu_EnableEdgeIntervalMeasure

NameDescription
函数名称HLI_Icu_EnableEdgeIntervalMeasure
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_EnableEdgeIntervalMeasure(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述开启指定ICU通道的边沿时间间隔测量功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVAL 模式的通道有效。

4.1.13 HLI_Icu_DisableEdgeIntervalMeasure

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DisableEdgeIntervalMeasure
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_DisableEdgeIntervalMeasure(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述关闭指定ICU通道的边沿时间间隔测量功能。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVAL 模式的通道有效。

4.1.14 HLI_Icu_GetEdgeIntervalTime

NameDescription
函数名称HLI_Icu_GetEdgeIntervalTime
语法uint32_t HLI_Icu_GetEdgeIntervalTime(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值uint32_t: 测得的边沿时间间隔（单位：tick）。
描述获取指定ICU通道的边沿时间间隔测量结果。
注意事项仅对工作在 HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVAL 模式的通道有效。

4.1.15 HLI_Icu_EnableInterrupt

NameDescription
函数名称HLI_Icu_EnableInterrupt
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_EnableInterrupt(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述开启指定ICU通道的中断。
注意事项无

4.1.16 HLI_Icu_DisableInterrupt

NameDescription
函数名称HLI_Icu_DisableInterrupt
语法HLI_Icu_StatusType HLI_Icu_DisableInterrupt(HLI_Icu_ChannelIndexType IcuChannelIndex)
同步/异步同步
重入性不可重入
形参(输入)IcuChannelIndex : ICU通道索引号
返回值HLI_ICU_STATUS_OK : 执行成功
HLI_ICU_STATUS_NOK: 执行失败
描述关闭指定ICU通道的中断。
注意事项无

4.2 中断回调

4.2.1 HLI_Icu_EdgeCaptureCallbackFcnType

NameDescription
函数指针名称HLI_Icu_EdgeCaptureCallbackFcnType
语法void (*HLI_Icu_EdgeCaptureCallbackFcnType)(HLI_Icu_ChannelType HwIndex);
形参(输入)HwIndex : 触发中断的CCP硬件通道序号
返回值无
描述ICU模块边沿捕捉回调函数。
注意事项传入的通道序号为硬件通道，非初始化时的虚拟通道配置序号。

4.2.1 HLI_Icu_SignalMeasurementCallbackFcnType

NameDescription
函数指针名称HLI_Icu_SignalMeasurementCallbackFcnType
语法void (*HLI_Icu_SignalMeasurementCallbackFcnType)(HLI_Icu_ChannelType HwIndex, uint32_t ActiveTime, uint32_t PeriodTime);
形参(输入)HwIndex : 触发中断的CCP硬件通道序号
形参(输入)ActiveTime : 高电平时间
形参(输入)PeriodTime: 周期时间
返回值无
描述ICU PWM测量完成回调函数。
注意事项传入的通道序号为硬件通道，非初始化时的虚拟通道配置序号。

5. 使用示例

注

示例中使用的参数仅用作示例演示，应用时以实际为准。

5.1 边沿检测模式 (Edge Detection)

此模式用于在检测到特定边沿时触发中断。

5.2 边沿计数模式 (Edge Counter)

此模式用于对输入信号的边沿进行计数。

5.3 PWM信号测量模式 (Signal Measurement)

此模式用于测量PWM信号的周期和占空比。硬件PWM测量需要独占整个CCP模块，且对信号输入通道有一定要求，具体参考对应的用户手册。

5.4 边沿间隔测量模式 (Edge Interval)

此模式用于测量两个边沿之间的时间。

6. 限制与假设

  • 硬件资源复用: CCP模块如被用于其他功能(如OCU、PWM、GPT), 则不能作为ICU使用。

  • 边沿监测: ICU无法对信号的上升沿和下降沿同时进行监测或计数。

  • 功能互斥: 无法通过配置同时开启同一通道的边沿监测和计数功能。

  • 频率限制:

    • 边沿触发模式输入信号频率建议小于100kHz。

    • 边沿计数模式输入信号频率建议小于400kHz。

    • 硬件PWM测量模式输入信号频率建议小于200kHz，下限频率与定时器预分频系数有关。

    • 软件PWM测量模式输入信号频率建议小于10kHz，下限频率与定时器预分频系数有关。

    • 注

      以上数据使用主频120MHz进行测量，测量时无其他中断或者硬件干扰供参考。实际上下限频率应根据具体应用场景确定，避免中断处理时间过长。

  • PWM测量: 调用 HLI_Icu_GetDutyCycleValue 的频率应小于待测PWM信号的周期。

  • 模式限制:

    • HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT 模式会独占一个CCP模块的所有通道。
    • HLI_ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT_SOFTWARE 和 HLI_ICU_MODE_EDGE_INTERVAL 模式下，定时器的 (预分频值 * 周期值) 建议大于3000，以避免频繁进入溢出中断。（系统时钟为120MHz时）

7. 变更记录

版本时间变更记录
v1.02025-11-20新增初版文档
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贡献者: 翟宇