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TCU

定时精度、HALL 捕获与正交编码计数

概述

TCU(Timer/Counter Unit)提供 8 个计数通道,用于定时中断、外部信号周期与脉宽测量,以及正交编码器位置计数。开发者通过时钟、分频、输入引脚、工作模式和中断配置,将其用于周期控制、电机 HALL 反馈或编码器信号采集;不同模式的通道限制见对应章节。

性能概览

以下性能对应 TCU 输入时钟 24 MHz、24 分频后的 1 MHz 计时配置。最短定时和最高输入频率均为已验证水平。

TIMING & INTERRUPT

一、定时精度与中断开销

最短已测定时为 1 μs,高、低电平脉宽偏差率分别为 1.52%、1.38%;5、10、25 μs 三个定时点的脉宽偏差率均为 0%。

目标定时高电平脉宽偏差率低电平脉宽偏差率
25 μs0%0%
10 μs0%0%
5 μs0%0%
2 μs1.47%0%
1 μs1.52%1.38%

以上定时偏差已扣除约 1 μs 的中断响应耗时。

中断响应与 GPIO 操作

中断响应及 GPIO 操作合计约 1 μs,代码运行于 PSRAM 和 SRAM 时结果一致。设置 3 μs 定时后,从启动定时到中断中翻转 GPIO 的总时长约为 4 μs。

代码运行位置测量总时长扣除 3 μs 定时后
PSRAM约 4 μs约 1 μs
SRAM约 4 μs约 1 μs

约 1 μs 的开销包含中断响应和 GPIO 操作,业务处理代码耗时需另行计入。

HALL CAPTURE

二、HALL 捕获能力

HALL 输入最高已测 200 kHz,对应周期 5 μs、高电平 3 μs、低电平 2 μs。通道 0~7 均支持对各自 GPIO0 输入的 HALL 信号测量周期和高电平时间。

输入频率信号周期高 / 低电平时间汇总偏差率
周期 / 高电平
10 kHz100 μs50 / 50 μs0% / 0%
20 kHz50 μs25 / 25 μs0% / 0%
50 kHz20 μs10 / 10 μs0% / 0%
100 kHz10 μs5 / 5 μs0% / 0%
200 kHz5 μs3 / 2 μs0% / 0%

50 kHz 输入下曾出现单次周期测量偏差 1 μs;表中 0% 为汇总偏差率,不表示所有采样均无偏差。

QUADRATURE ENCODER

三、正交编码器计数

正交输入最高已测 10 MHz,在 100 μs 统计窗口下平均计数偏差率为 0.995%。100 kHz 至 1 MHz 的已测频点,平均计数偏差率最高为 0.1%;2、4、8、10 MHz 四个已测频点约为 1%。

正交模式使用通道 1/2/3 或 4/5/6 组成通道组处理 A/B/Z 信号。下表偏差率按每个频点十次计数的平均值计算。

输入信号频率统计窗口平均计数偏差率
100 kHz10 ms0.005%
200 kHz1 ms0.1%
400 kHz1 ms0.1%
800 kHz1 ms0.096875%
900 kHz1 ms0.0944%
1 MHz1 ms0.095%
2 MHz100 μs1%
4 MHz100 μs1%
8 MHz100 μs0.99375%
10 MHz100 μs0.995%

各频点的统计窗口见表;平均计数偏差率不代表单次计数的最大误差。

TEST CONDITIONS

四、测试条件

  • 测试平台:V0 主频 400 MHz;TCU 输入时钟 24 MHz,24 分频后计时频率 1 MHz。

  • 测量方式:定时及中断耗时采用 IO 翻转与示波器测量;HALL 和正交编码采用信号发生器输入。

  • 适用范围:以上为指定配置下的实测性能,未覆盖温度、电压变化及 8 通道并发运行。

相关文档:TCU 功能介绍 · TCU 操作说明。