多种计算脉冲与占空比的方法

在介绍多种计算脉冲与占空比的方法时，文档首先强调了各种方案由于PICMCU的时钟速度、软件优化以及常规环境设置等多方面原因，其最终结果可能与文档给出的结果有所差异。这一点需要在实施相关方案时予以注意。另外， PICMCU（Programmable Interface Controller Microcontroller Unit，可编程接口控制器微控制器单元）是本应用笔记中介绍方案的主要硬件对象。在测量脉冲宽度时，周期信号的脉宽（例如伺服电机的脉宽）或脉宽调制信号的占空比是需要关注的参数。脉冲的测量方法因具体需求而异，既包括对周期性波形的测量，也包含对非周期性波形脉冲的测量。占空比的计算是基于脉冲宽度与周期的比值得出的。为了实现高精度的测量，通常需要高精度和高频率的时钟来达到更小的粒度和更高的分辨率。这将影响测量的不确定性，而不确定性则是由定时器相对于脉冲边沿的停止时刻所决定的。理论上，定时器可能刚好在脉冲边沿出现时停止，也可能在一个时钟周期之后停止，因此不确定性为一个完整的时钟周期。在测量分辨率方面，定时器的分辨率会对脉冲测量结果产生重要影响。文档中提到了使用Timer1门控、可配置逻辑单元（Configurable Logic Cell，CLC）和数控振荡器（Numerically Controlled Oscillator，NCO）等硬件解决方案，它们提供了低软件开销的解决方案。同时，也提到了电平变化中断（Interrupt-On-Change，IOC）外设的使用，这种方法需要更多的软件开销进行计算。由于大多数情况下测量的脉冲或占空比是由外部波形产生的，因此测量的分辨率至少为一个时钟周期。对于精度要求极高的场合，推荐使用外部晶振，因为PIC内部振荡器模块可能与其标称频率偏离高达5%。文档中还提到了汇编语言在编写软件程序时的重要性。因为汇编语言能够实现最佳的精度，所以对于需要软件干预的方案，汇编语言是首选。在基于软件的方案中考虑计满返回时，测量精度会随着软件程序的开销而降低。另外，文中提及了定时器计满返回的问题，以及在实现非阻塞代码时，需要将中断程序整合到方案中，但这样做可能会导致精度下降。如果要使用非阻塞代码，可能需要适应因异步中断而产生的指令周期延时。表1和表2中列出了与代码相关的参数，例如模块、PIC®MCU、中断、编程语言以及程序/数据大小等，并根据不同的测量方法给出了上限、分辨率等参数的计算结果。文中建议，为保证绝对精度，应使用外部晶振，并且给出了所有包含相关代码的测量方法，这些方法均使用了16MHz的内部系统时钟和系统时钟（FOSC）的1:1预分频比工作。通过总结以上的讨论，我们可以看出，在计算脉冲与占空比时，需要综合考虑多种因素，包括硬件的选择、软件的编写、时钟的精度和频率、以及环境设置等。对于精度要求较高的应用，需要精心设计和调整整个测量系统，以满足特定的精度和分辨率要求。而不同的测量策略和方案则需根据具体的应用需求和可获得的资源进行选择。