MCAL配置8_ICU模块配

一、 模块介绍

ICU 驱动（Input Capture Unit Driver）是 AUTOSAR 基础软件（BSW）中微控制器抽象层（MCAL）的一个关键驱动模块。其核心功能是控制微控制器（MCU）内部的输入捕获单元（ICU）硬件。
该模块通过对特定引脚上的外部数字信号进行测量和捕获，为上层应用程序（如发动机控制、车身控制等）提供精确的时序信息。

ICU模块主要提供以下服务：
ICU 模块主要提供以下服务：

1. 信号边沿检测与通知：检测输入信号上的上升沿和/或下降沿，并可通过中断或轮询方式通知应用程序。

2. 信号测量：可以测量信号周期、频率、占空比等，占空比通过测量高电平时间（Active Time）和周期时间（Period Time）来计算占空比 Duty Cycle = (Active Time / Period Time) × 100%。

3. 边沿计数：统计在指定时间内信号边沿（上升沿、下降沿或两者）发生的次数。

4. 边沿时间戳捕获：在特定边沿到来时，精确地记录下此时内部计数器的值，用于高精度的时间戳记录。

5. 中断唤醒：当 MCU 处于低功耗睡眠模式时，可通过 ICU 检测到的特定信号边沿来触发中断，将系统唤醒。

二、概念

2.1 Active Time 和 Period Time

Active Time，激活时间，通常指信号在一个周期内处于高电平或低电平的持续时间，常用于测量脉冲宽度。举例：在测量 PWM 占空比时，Active Time 就是高电平的持续时间。
Period Time，周期，指周期性信号（如 PWM、方波）一个完整周期所占用的时间。即从信号的一个特征边沿（如上升沿）到下一个相同特征边沿之间的时间间隔。

2.2 Master Bus 频率计算

ICU 模块的正常工作需要配置其时钟源，其工作时钟（Master Bus Clock）通常由内核时钟（Core Clock）分频而来。计算公式如下：

Master Bus频率 = CoreClock / ClockDividerValue / DefaultPeriod / MasterBusPrescaler

2.3 测量模式与启动方式

ICU 模块支持多种工作模式，不同模式的启动函数也不同：

测量模式	功能描述	启动函数
ICU_MODE_SIGNAL_EDGE_DETECT	信号边沿检测与通知	Icu_EnableEdgeDetection
ICU_MODE_SIGNAL_MEASUREMENT	信号测量（周期、占空比）	Icu_StartSignalMeasurement
ICU_MODE_EDGE_COUNTER	边沿计数	Icu_EnableEdgeCount
ICU_MODE_TIMESTAMP	边沿时间戳捕获	Icu_StartTimestamp

三、配置步骤

ICU 模块的配置涉及 Port、MCU、Mcl、Platform 和 Icu 等多个模块的协同设置。以下是基于 AUTOSAR 标准（以 NXP S32K3xx 为例）的配置流程：

3.1 Port模块配置

将 MCU 的物理引脚功能定义为 eMIOS（增强型模块化 IO 子系统）通道，用于输入捕获。

• 在 Port 模块配置中，找到与目标捕获信号连接的引脚，将其 PortPinMode 设置为对应的 eMIOS 通道模式（例如
  EMIOS0_CH0 表示 eMIOS 模块 0 的通道 0）。

• 确保引脚方向设置为输入。

3.2 MCU模块使能外设时钟

在MCU模块配置中，使能 eMIOS 和 ICU 外设的时钟。

3.3 eMIOS配置

配置 eMIOS 外设的工作模式，它是 ICU 的硬件基础。

3.3.1 选择eMIOS实体与全局时基

添加要使用的 eMIOS 模块，使能全局时基，这是 eMIOS 内部计数器工作的基准。

3.3.2 配置Master Bus

- Master Bus Mode Type：必须设置为 MCB_UP_COUNTER（向上计数模式）。这是 ICU 测量时间间隔的基础。

• Default Period：用于 ICU 的 eMIOS 通道的计数器周期通常需设置为 65535（即 0xFFFF，16 位计数器的最大值）。

• Emios Channel：此处的通道号配置需与前面Port配置的通道号，以及后续ICU模块中 IcuEmiosChannel 的配置完全对应。

配置项	配置值	解释
Emios Channel	EMIOS_CH_22	指定了 eMIOS0 模块中用于提供 Master Bus 的物理通道。根据芯片手册，通常有一个或多个特定通道可用作 Master Bus，这里使用的是通道 22。
Master Bus Mode Type	MCB_UP_COUNTER	必须为此模式。将 Master Bus 配置为向上计数模式。ICU 测量时间间隔依赖于一个单调递增的计数器，这是唯一支持的模式。
Default period	65535	必须为此值，将 Master Bus 计数器的周期设置为最大值（0xFFFF）。ICU 测量依赖于计数器溢出回绕的行为。如果设置成一个较小的值，在测量高电平或长周期时计数器会提前溢出，导致测量错误。
Master Bus Prescaler	DIV_1	对输入给 Master Bus 的时钟进行分频。DIV_1 表示不分频。可以根据需要的计时精度和范围调整此值。

3.4 Platform模块中断配置

在Platform模块中，添加并使能对应eMIOS通道的中断。

eMIOS 模块（如 EMIOS0, EMIOS1, EMIOS2）的多个通道会共享一个中断向量，具体分组如下： 通道数与中断服务函数之间的对应关系如下：

eMIOS 模块（如 EMIOS0、EMIOS1、EMIOS2）的多个通道会共享一个中断向量，具体分组如下：
通道数与中断服务函数之间的对应关系如下：

中断服务函数	通道数
EMIOSx_0_IRQ	20~23
EMIOSx_1_IRQ	16~19
EMIOSx_2_IRQ	12~15
EMIOSx_3_IRQ	8~11
EMIOSx_4_IRQ	4~7
EMIOSx_5_IRQ	0~3
其中 x 分别对应 0, 1, 2，例如第一行对应 EMIOS0_0, EMIOS1_0, EMIOS2_0。

3.5 ICU 模块配置

3.5.1 General 设置

支持 SAIC 模式：此处使能 SAIC（Smart Advanced Input Capture）模式，关于 SAIC 及其他采集模式，芯片手册有说明。

3.5.2 IcuEmiosChannel配置

• IcuEmiosModule：选择之前配置的eMIOS 实体单元。

- IcuEmiosChannel：选择具体的eMIOS 通道号，必须与Mcl 和 Port 配置中的通道号一致。

• IcuEmiosBusSelect：选择该通道的时钟源。可选择内部时钟（即该eMIOS模块自己的Master Bus）或外部Bus（来自其他eMIOS模块的Bus），需严格参照芯片手册进行跨模块配置。

• IcuSubModeforMeasurement：选择子模式，如果之前在General中使能了SAIC，这里可以选择SAIC模式。否则，根据需求选择其他标准输入捕获模式（如测量脉宽、周期等）。

配置项	配置值	解释
eMios Channel	6	指定了使用 eMIOS0 的通道，与 Port 配置中引脚对应。
IcuEmiosBusSelect	EMIOS_ICU_BUS_F	EmiosBus 类型选择，EMIOS_ICU_BUS_F 代表选择外部全局总线。
IcuEmiosBusRef	/Mcl/Mcl/McConfig/EmiosCommon_0/EmiosMcMasterBus_1	外部总线引用，与上一项需要对应，指定了具体使用哪个总线。它指向了之前 Mcl 模块中为 eMIOS0 配置的 Master Bus (EmiosMcMasterBus_1)。这是一个 BUS_F 的全局的总线。
IcuSubModeforMeasurement	SAIC	子模式选择。只有在 General 配置中使能了 IcuSupportSaicMode 后才可选，表明使用 SAIC 功能来处理信号。
IcuEmiosPrescaler	EMIOS_PRESCALER_DIVIDE_1	通道预分频器，对输入到该通道的时钟进行分频。
IcuEmiosDigitalFilter	DIGITAL_FILTER_BYPASSED	数字滤波器，设置为旁路，即不使用数字滤波器。输入信号直接进入捕获逻辑。如果信号有毛刺，可以启用滤波器并设置采样周期来滤除噪声。

3.5.3 IcuChannel 配置

• IcuChannelId：定义逻辑通道 ID，供上层应用软件调用。

• IcuChannelRef：关联到之前创建的 IcuEmiosChannel，将硬件通道与逻辑通道绑定。

• IcuMeasurementMode：选择测量模式（如信号边沿检测、信号测量、边沿计数、时间戳等）。

根据选择的 IcuMeasurementMode，双击 name 打开配置具体参数，如激活边沿（上升沿/下降沿）、中断使能、滤波器设置等。例如上图选择的是 SignalMeasurement，下图就双击之后配置 IcuMeasurement 具体
注：此步骤配置完成后，之前 IcuEmiosBusSelect 可能出现的报错通常会消失，因为所有依赖关系都已建立。

配置项	配置值	解释
IcuChannelId	0	该逻辑通道 ID。代码中通过这个 ID 来操作特定通道，或者通过这个 channel name。
IcuChannelRef	/icu/icu/icuConfigSet/icueMios_2/BS_BLOWER_PWM_FB_IN_1	这引用了之前在 IcuEmios_2 容器下创建的名为 BS_BLOWER_PWM_FB_IN_1 的硬件通道配置。这将逻辑通道与硬件资源关联起来。
IcuMeasurementMode	ICU_DUTY_CYCLE	定义了该通道的测量模式，ICU_DUTY_CYCLE 模式会自动测量信号的周期和占空比。
IcuDefaultStartEdge	ICU_RISING_EDGE	定义测量的起始边沿，这里设置为上升沿。对于占空比测量，通常从一个边沿开始计数。
IcuSignalMeasurementProperty	可配置	此处可展开以配置信号测量模式下的具体参数，如滤波器、有效边沿等。
IcuTimestampMeasurementProperty	可配置	此处可展开以配置时间戳模式下的具体参数。虽然当前模式是占空比，但此属性可能仍存在。
IcuWakeupCapability	NULL_PTR	唤醒能力配置。NULL_PTR 表示该通道不用于将系统从低功耗模式唤醒。

3.5.4 IcuHwInterruptConfigList 配置

将 eMIOS 硬件中断与 Icu 驱动层的处理函数关联起来，在此列表中，添加并使能对应 eMIOS 通道的中断。需要指定中断源（与 Platform 配置一致）和 Icu 的中断服务例程。

使能中断：添加并使能使用的通道的中断，当这些 eMIOS 通道发生捕获事件（如边沿到来、计数器溢出）时，硬件会产生中断，并且 ICU 驱动会准备接收和处理这个中断。

四、接口函数及调试

4.1 接口函数

• Icu_Init
• Icu_GetDutyCycleValues

4.2 调试

在应用程序中，需要：

• 调用 Icu_Init() 进行初始化。
• 调用 Icu_EnableNotification() 使能通知（如果需要）。
• 调用 Icu_StartSignalMeasurement() 开始测量。
• 在中断或轮询中获取测量结果。
• 代码示例：

Icu_DutyCycleType DutyCycleValues_BS_BLOWER_PWM_FB_IN; DutyCycleValues_BS_BLOWER_PWM_FB_IN.ActiveTime = 0; DutyCycleValues_BS_BLOWER_PWM_FB_IN.PeriodTime= 0; Icu_StartSignalMeasurement(BS_BLOWER_PWM_FB_IN_1);//初始化调用 Icu_GetDutyCycleValues(BS_BLOWER_PWM_FB_IN_1, &DutyCycleValues_BS_BLOWER_PWM_FB_IN);//周期调用

4.3 注意事项：

• 通道一致：确保 Port 引脚 -> Mcl eMIOS 通道 -> IcuEmiosChannel 这三者配置的通道号完全一致。

• 通道全覆盖：必须在 IcuEmiosChannels 列表中创建并配置所有在Mcl 中已分配的、计划用于 ICU 的 eMIOS 通道，否则代码生成时会报错（提示有通道未被使用）。

• 时钟配置：确保MCU 模块中 eMIOS 的时钟源已正确配置并启用，Master Bus 的频率计算正确，以满足信号测量的精度和范围要求。

• 中断：Platform（硬件中断）、IcuHwInterruptConfig（驱动中断绑定）和 IcuChannel（通道中断使能）三个地方的中断配置必须协同工作。

小结

ICU 捕获的工作流程：

1. 硬件层面：eMIOS0 通道 6 捕获到一个上升沿。
2. 硬件中断：eMIOS0 外设向中断控制器发出 EMIOS0_CH_6 中断请求。
3. 中断派发：中断控制器根据 Platform 配置，跳转到 EMIOS0_4_IRQ 这个中断向量。
4. 驱动处理：AUTOSAR MCAL 生成的 ICU 驱动代码，在 EMIOS0_4_IRQ 这个服务程序里，会检查是哪个具体通道产生的中断。因为它知道你使能了通道 6 的中断，所以它会调用相应的 ICU 驱动内部函数来处理这次捕获事件（例如，记录时间戳、计算占空比）。
5. 用户回调：如果用户使能了通知函数（Notification），驱动最终会调用用户编写的回调函数，通知信号已经测量完成。