一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

一种自动捕获模拟PWM波的单片机逻辑电路

前言：
  本文介绍一种通过单片机捕获模拟PWM方波的单片机逻辑电路，这种电路的优点是捕获器件不需要CPU干预，捕获迅速且资源开销小，兼具灵活性和准确性。

1 模拟PWM捕获单片机数字电路设计

  单片机能接收处理模拟PWM信号的外设有ADC和CMP(比较器)，以下对比两种方式。

1.1 使用ADC捕获信号

  通过ADC对模拟信号进行固定频率的连续性采样，对采样的数据进行处理从而恢复原信号，整个过程需要CPU的干预。

  按照奈奎斯特定律（采样定律），采样速率必须是被采信号频率的两倍以上，实际的工业使用中通常为2.5倍。
  ADC外设以被采信号2.5倍的速率进行采样，将模拟量转为数字量，如8位ADC则为0~255的采样值，通过CPU的处理与阈值进行比较（阈值可以是定值或CPU实时计算的动态阈值），将比较结果二值化为0/1量存于RAM中。缺点是当被采信号是高频时如1MHz，则ADC的采样速率需达到2.5MHz，这意味着每0.4μs产生一个数据，持续采集1ms将产生400个数据，这对主频不高的CPU来说是庞大的数据量。因此建议在被采信号主频不高，连续采集时间不长的情况下使用此种方式。

1.2 使用CMP捕获信号

  当CPU主频不高时，最好的办法是不需要CPU干预自动完成采样和二值化转换，电路设计如下。

  比较器可以自动将输入的模拟信号(INP通道)与另一个通道(INM通道)进行比较，将比较结果二值化输出。比较器要实现动态阈值调整需要在INM通道使用DAC作为其输入，阈值精度要求不高时也可使用VREF的固定档位(VREF / n)。
  相比较而言，使用CMP的方式可以自动完成二值化的过程，不需要CPU执行比较指令，节省了CPU，因此建议使用此种方式。为了将比较的二值化数据按序存入RAM，并且省去CPU的干预，还需要借助DMA自动转移数据。

1.3 捕获模拟PWM的数字电路设计

  利用单片机实现，在比较器的INP端输入模拟信号，与单片机的模拟IO脚直连。比较器的INM端连接DAC，通过DAC设置比较器的阈值。比较器的输出结果即为模拟信号二值化的结果，此时有两种方式。

1.3.1 定时器固定频率触发CMP

  通过比较器事件触发的方式在DMA作用下自动连续的将比较结果直接输出到RAM中，此时得到的是一串二进制数。这种方式还需要借助定时器的事件触发，达到固定频率的触发比较器输出结果。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按1μs速率进行比较，得到的二进制串为 11100110 。

1.3.2 CMP捕获信号边沿

  对于高频信号，连续对信号采样或比较会产生大量的0/1数据，对CPU来说会有大量的数据需要处理，通过比较器可以只捕捉信号的边沿（上升沿、下降沿、双边沿），再转而触发定时器从而实现捕捉边沿间隔时间的办法。这种方法不再是关注固定频率下信号的0/1值，而是关注信号边沿之间的间隔时间，从而实现了简化数据量。比如一段模拟PWM的波形为3μs的高电平，2μs低电平，2μs高电平，1μs低电平，则按捕获上升沿间隔时间后得到的数据为 5 。数据的简化也会使得对波形细节的描述丢失，但对于一些固定序列的波形则非常适用，比如DSSS信号的PN序列。

  比较器INP输入模拟PWM信号，INM则输入DAC结果，方便动态调节阈值。CMP输出比较结果，比如捕获到上升沿时比较器输出事件触发Timer1定时器，开始计时（若定时器未启动）、DMA获取当前计时值（CMP上升沿事件同时触发DMA获取Timer1计时值）、清零计时值。建议使用一个低功耗定时器LPT1控制CMP的持续工作和暂停工作时间，从而优化功耗。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。

  每个上升沿CMP都触发Timer1启动和清零，实际第一个上升沿由关到开的启动有效；上升沿触发DMA将Timer1计时值存入RAM数组。利用Timer1计时上升沿之间的时间，利用Timer1溢出或比较中断判定信号结束。