在交流采样系统中，通常是一个周波采样６４点或１２８点的电量值，然后对这些数据进行处理。如果电网频率恒定，则采样间隔ｔ＝ｔ／ｎ（ｔ为周期，ｎ为采样点），而电网的频率通常有一定的波动，所以要不断调整采样间隔。

　　在单片机系统中，一般采用过零触发电路和单片机的外部中断来检测电量周波的开始和结束时间，再利用内部定时器计算出周期和采样间隔，在采样间隔定时中断程序中启动一次采亲。这种方案有两个缺点：其一，电路实现复杂；其二，精度不高，因为要考虑中断能否实时响应。过零触发电路产生的中断响应具有不确定性。

　　我们在使用ｔｍｓ３２０ｆ２４０　ｄｓｐ开发交流采样系统时，巧妙地利用该款ｄｓｐ的定时器、捕获器和不中屏蔽中断（ｎｍｉ）实现了跟踪频率变化的交流采样。

　　１　ｎｍｉ中断、定时器、捕获器的简单分析

　　（１）ｎｍｉ中断

　　ｔｍｓ３２０ｆ２４ｘ系列有一个不可屏蔽中断（ｎｍｉ）引脚。当该引脚有跳变信号时（可编程为上升沿或下降沿触发），立即进入中断程序，可以用于紧急事件的处理。本文中用于跟踪被测电量的频率。

　　（２）定时器介绍

　　ｔｍｓ３２０ｆ２４０有３个通用定时器，每个通用定时器有６种计数方式：①停止／保持模式，模式０；②单增计数模式，模式１；③连续增计数模式，模式２；④定向增／减计数模式，模式３；⑤单增／减计数模式，

　　模式４；⑥连续增／减计数模式，模式５。

　　设ｆｃ是ｃｐｕ的时钟频率，则定时时间ｔ＝脉冲个数／（ｆｃ／分频系数），脉冲个数与定时周期寄存器的值或比较寄存器的值有关。工作过程是：①根据ｃｐｕ的频率、定时时间确定计数寄存器的初值ｔｘｎｔ、周期寄存器的初值ｔｘｐｅｒ、比较寄存器的初值ｔｘｃｍｐ。②启动定时器计数。③计数到比较寄存器的值发生比较匹配中断，同时使ｔｘｃｍｐ引脚发生跳变。本文中利用ｔ３ｃｐｕ的跳变去启动一次ａ／ｄ转换。④计数到周期寄存器的值发生周期匹配中断。

　　定时器一旦开始工作就不受程序影响，准确性高，保证每隔固定间隔进行采样。

　　（３）捕获器介绍

　　捕获单元用于捕获引脚上电平的变化并记录发生的时间，记录事件发生的时间以定时器的计数器作时基。当捕获引脚发生跳变时，捕获单元将该时刻时基的计数寄存器ｔ２ｃｎｔ的值装入相应的ｆｉｆｏ队列中。ｆｉｆｏ队列可以装入两个值，第三个装入时会将第一个值挤出。如果将捕获器的跳变输入信号和ｎｍｉ输入信号并联（见图２），则可以在ｎｍｉ中断程序中读取跳变时的时基值（读ｆｉｆｏｘ寄存器）。例如：以ｔ２作时基，引脚电平第一次上跳时，ｔ２计数寄存器ｔ２ｃｎｔ的值为ｘ１，第二次为ｘ２，ｔ２分频系数为ｄ，ｃｐｕ频率为ｆｃ，则变化时间间隔为

　　ｔ＝ｄ／ｆｃ×（ｘ２－ｘ１）

　　２　设计思想

　　过零触发电路的输出接ｔｍｓ３２０ｆ２４０外部不可屏蔽中断引脚ｎｍｉ，确保了中断的实时响应；同时，过零触发电路的输出还接到捕获器１的输入端ｃａｐ１，ｔ２定时器作捕获器的时基，捕获器可以捕获两个脉冲间隔的时间（用ｔ２计数器的变化量表示），这样可以计算出周波的周期／频率。

　　用一个定时器ｔ３完成定时触发采样，每隔一个采样周期ｔ３定时器的比较匹配输出端ｔ３ｃｍｐ输出一个下降沿脉冲去启动ａｄｃ进行一次ａ／ｄ转换，所以ｔ３ｃｍｐ的启动信号的间隔具有确定性。

　　下面对频率／周期和采样间隔的计算作出推导。

　　（１）频率和周期

　　捕获器用ｔ２作时基，ｃａｐ１端每出现一个上升沿脉冲表示一个周波开始，同时立刻进入ｎｍｉ中断程序，在中断程序中读取ｆｉｆｏ１寄存器的值赋给ｔ３的周期寄存器。要注意的是：ｆｉｆｏ１总是初始化为０，所以ｆｉｆｏ１的值是在刚过去的周波内ｔ２计数器的增加值；而ｔ２的分频系数为１２８，假设ｄｓｐ的工作频率为２０ｍｈｚ，这样就可以计算出上一个周波的周期ｔ和频率ｆ：

　　ｔ＝（１／２０）　μｓ×１２８×（ｆｉｆｏ１）＝

　　（１２８／２０）×１０　－６×（ｆｉｆｏ１）ｓ

　　ｆ＝１／ｔ＝（２０×１０　６）／［１２８×（ｆｉｆｏ１）］＝１５６２５０／（ｆｉｆｏ１）ｈｚ

　　（２）跟踪频率变化的采样间隔

　　如果ｔ２工作在定时／计数状态下，给ｔ２的周期寄存器ｔ２ｐｅｒ赋初值为ｆｉｆｏ１寄存器的值，则ｔ２的周期中断时间即是上一个周波的周期；而在ｎｍｉ中断程序中将ｆｉｆｏ１寄存器的值赋给ｔ３的周期寄存器ｔ３ｐｅｒ．注意：ｔ２的分频系数为１２８，ｔ３的分频系数为１，所以ｔ３的周期中断时间是一个周期的电量的１／１２８；而采样周期用ｔ３作时基，ｔ３的周期中断