Zeitmessung mit XMEGA

[Dominik G. (grosdode)]

Hallo zusammen,
ich würde gerne eine Zeitmessung mit meinen XMEGA32E5 realisieren, um 
eine Distanzmessung auszuwerten. Die Distanzmessung soll mit einem 
Ultraschall Modul realisiert werden. Ich arbeite bei dem XMEGA mit 32MHz 
und möchte Zeiten von 10µs bis 200ms messen
http://www.mikrocontroller.net/attachment/218122/HC-SR04_ultraschallmodul_beschreibung_3.pdf
Leider ist mir nicht ganz klar wie ich diese Messung am genausten 
realisiere.

1.Möglichkeit:
Steigende Flanke bzw logisches high mit Interrupt detektieren und Timer 
starten
Fallende Flanke bzw logisches low mit Interrupt detektieren und 
Timerwert auslesen

2.Möglichkeit:
Nutzen der Capture channes des XMEGA's hierzu wird in Datenblatt unter 
anderen eine Pulsweitenmessung erwähnt, die ich jedoch noch nicht ganz 
verstanden habe.

Hat noch jemand eine andere Idee bzw. schon mal etwas ähnliches 
realisiert?

(Ich weiß das diese Module für den Arduino gedacht sind, möchte aber 
keinen Arduino nutzen)

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

2. Möglichkeit. Das kann der XMEGA besonders komfortabel.

Hier mal ein Beispielsetup. Parallel dazu muss der betreffende Interrupt 
behandelt werden, um die Messwerte abzuholen. Jede steigende Flanke 
startet die Messung, die fallende stoppt und trägt das Messergebnis in 
das Capture-Register ein.

;--------------------------
;TimerC5
;Debug pulse capturing
 ldi  Temp, 0xFF           
 ldi  TempH, 0xFF
 sts  TCC5_PER, Temp
 sts  TCC5_PER+1, TempH
 
 ldi  Temp, TC45_CCBMODE_CAPT_gc | TC45_CCAMODE_CAPT_gc    ;capture B and capture A enabled
 sts  TCC5_CTRLE, Temp
 ldi  Temp, TC45_EVACT_PWF_gc | TC45_EVSEL_CH0_gc    ;Pulse-width / Frequency Capture, Event Channel 0
 sts  TCC5_CTRLD, Temp

 ldi  Temp, 0b00000110                ;Prescaler 256
 sts  TCC5_CTRLA, Temp
 ldi  Temp, TC45_CCBINTLVL_LO_gc            ;Low Level compare interrupt enabled
 sts  TCC5_INTCTRLB, Temp


;setup EventSystem
 ldi  Temp, 0b01010110                ;PortA6 as EventCh0 input
 sts  EVSYS_CH0MUX, Temp

[Dominik G. (grosdode)]

Ich hab mal versucht die Sache in C zu übersetzen

void initTimer5AsCapture();
{
  TCC5.PER = 0xFFFF;
  
  TCC5.CTRLE = TC45_CCBMODE_CAPT_gc
             | TC45_CCAMODE_CAPT_gc;
         
  TCC5.CTRLD = TC45_EVACT_PWF_gc
             | TC45_EVSEL_CH0_gc;
         
  TCC5.CTRLA = TC45_CLKSEL_DIV256_gc;
  
  TCC5.INTCTRLB = TC45_CCBINTLVL_LO_gc;
  
  EVSYS.CH0MUX = EVSYS_CHMUX_PORTA_PIN6_gc;
}

oder für Timer 4 etwas abgewandelt:

void initTimer4AsCapture();
{
  TCC5.PER = 0xFFFF;
  
  TCC4.CTRLA = TC4_SYNCHEN_bm 
             | TC4_EVSTART_bm 
             | TC45_CLKSEL_DIV1_gc;
  
  TCC4.CTRLD = TC45_EVACT_PWF_gc
             | TC45_EVSEL_CH0_gc;
         
  TCC4.CTRLE = TC45_CCAMODE_CAPT_gc;
  
  TCC4.INTCTRLB = TC45_CCAINTLVL_LO_gc;
  
  EVSYS.CH0MUX = EVSYS_CHMUX_PORTA_PIN0_gc;
}

Im Interrupt muss ich dann nur noch das richtige Register auslesen und 
in dem steht dann der Wert für die Zeit?

[Dominik G. (grosdode)]

Der Code oben hat noch ein oder zwei kleine Probleme. Falls jemand ein 
ähnliches Problem hat könnte ihm mein fertiger Code vielleicht helfen.
(Das Programm ist für das XMEGA-E5 Xplained Board geschrieben)

#define F_CPU 32000000
#include <avr/io.h>
#include "clksys_driver.h"
#include <asf.h>

#include <stdlib.h>

void clock32M(void);  
void initTimer4AsCapture(void);
void initTimer5AsCapture(void);



volatile uint16_t timer4_value = 0;
volatile uint8_t timer4_Flag = 0;
volatile uint16_t timer5_value = 0;
volatile uint8_t timer5_Flag = 0;


/*! Channel B Compare or Capture Interrupt
 *
 *  This function handles the Channel B Compare or Capture Interrupt
 *
 */
ISR (TCC4_CCB_vect)
{
  timer4_Flag = 1;
  timer4_value = TCC4.CCB;
}


/*! Channel B Compare or Capture Interrupt
 *
 *  This function handles the Channel B Compare or Capture Interrupt
 *
 */
ISR (TCC5_CCB_vect)
{
  timer5_Flag = 1;
  timer5_value = TCC5.CCB;
}

void initTimer4AsCapture()
{
  TCC4.PER = 0xFFFF;
  
  TCC4.CTRLA = TC4_SYNCHEN_bm
  | TC4_EVSTART_bm
  | TC45_CLKSEL_DIV64_gc;
  
  TCC4.CTRLD = TC45_EVACT_PWF_gc
  | TC45_EVSEL_CH0_gc;
  
  TCC4.CTRLE = TC45_CCAMODE_CAPT_gc
  | TC45_CCBMODE_CAPT_gc;
  
  TCC4.INTCTRLB = TC45_CCBINTLVL_MED_gc;
  
  PMIC.CTRL |= PMIC_MEDLVLEN_bm;
  
  EVSYS.CH0MUX = EVSYS_CHMUX_PORTA_PIN0_gc;
}


void initTimer5AsCapture()
{
  TCC5.PER = 0xFFFF;
  
  TCC5.CTRLE = TC45_CCBMODE_CAPT_gc
  | TC45_CCAMODE_CAPT_gc;
  
  TCC5.CTRLD = TC45_EVACT_PWF_gc
  | TC45_EVSEL_CH0_gc;
  
  TCC5.CTRLA = TC5_SYNCHEN_bm
  | TC5_EVSTART_bm
  | TC45_CLKSEL_DIV256_gc;
  
  TCC5.INTCTRLB = TC45_CCBINTLVL_LO_gc;
  
  PMIC.CTRL |= PMIC_LOLVLEN_bm;
  
  EVSYS.CH0MUX = EVSYS_CHMUX_PORTA_PIN0_gc;
}


/*! Clock initial
 *
 *  This function initial the 32MHz Clock for the µC
 *
 */
void clock32M(void)
{
  /*  Enable internal 32 MHz ring oscillator and wait until it's
  *  stable. Set the 32 MHz ring oscillator as the main clock source.
  *  Then disable the other oscillators.
  */
  CLKSYS_Enable( OSC_RC32MEN_bm );
  do {} while ( CLKSYS_IsReady( OSC_RC32MRDY_bm ) == 0 );
  CLKSYS_Main_ClockSource_Select( CLK_SCLKSEL_RC32M_gc );
  CLKSYS_Disable( OSC_RC2MEN_bm | OSC_RC32KEN_bm );
}

int main(void)
{
  long double distance4 = 0;
  long double distance5 = 0;
  uint32_t d4 = 0;
  uint32_t d5 = 0;
  uint8_t count = 0;
  char buf4[5];
  char buf5[5];
  
  cli();
  
  clock32M();
  initTimer4AsCapture();
  initTimer5AsCapture();
  
  sei();
  
  PORTA.DIRSET = PIN1_bm;  // Ausgang
  PORTA.DIRCLR = PIN0_bm;  // Eingang
  
  PORTA.OUTSET = PIN1_bm;
  
  board_init();
  gfx_mono_init();
  
  _delay_ms(500);
  
  while (true)
  {
    
    PORTA.OUTCLR = PIN1_bm;
    _delay_us(20);
    PORTA.OUTSET = PIN1_bm;
    
    while(!timer4_Flag || !timer5_Flag){}
    timer4_Flag = 0;
    timer5_Flag = 0;
    
    distance4 = ((64*(long double)timer4_value)/64000)*343;
    distance5 = ((256*(long double)timer5_value)/64000)*343;
    
    count ++;
    
    d4 += distance4;
    d5 += distance5;
    
    if (count > 2)
    {
      count = 0;
      
      d4 = d4/3;
      d5 = d5/3;
      
      itoa(d4,buf4,10);
      itoa(d5,buf5,10);
      
      gfx_mono_draw_string("    mm", 0, 0, &sysfont);
      gfx_mono_draw_string("    mm", 0, 10, &sysfont);
      gfx_mono_draw_string(buf4, 0, 0, &sysfont);
      gfx_mono_draw_string(buf5, 0, 10, &sysfont);
    }
        
    _delay_ms(200);
    }
}