相位差检测的算法研究-为什么不用CCP检测边沿

经过上一篇文章的分析，我们知道，当不存在待测物时，发射线圈的等效阻抗为：

当发射线圈产生的磁场内存在待测物时，发射线圈的等效阻抗为：

根据的数值，可以分辨出待测物的类型；

涡流示意图

直接检测相位差可行吗

假设施加发射线圈的电压复数形式为，则接收电压

如果检测接收信号与发射信号的幅度，以及接收信号与发射信号的相位差，则可以算出发射线圈的阻抗。

因为发射信号与接收信号的为单一频率的信号，而且频率相同，检测相位差比较简单的办法为：

分别将发射信号与接收信号通过过零比较器处理成50%占比空的数字方波信号。

将两路方波信号送入单片机的CCP捕捉功能脚，利用单片机的CCP功能，分别捕捉发射信号的跳变时间以及接收信号的跳变时间，将两个时间相减，再与信号的周期进行运算即可以得到相位差。

这里的问题在于：

相对于和，和是比较大的数值，小的阻抗的变化导致的相位变化小，如果采用CCP捕捉，需要单片机通过数值计算滤除干扰进行分析，早期性能差的单片机难以胜任。

相位差检测的数值处理方法

随着近些年单片机技术的发展，特别是性价比极高的cortex-m内核处理器的普及应用。

对模拟信号进行高速采样并对数值进行处理已不成问题。

按照下述步骤实现相位差数值检测的算法：

1）以为采样率对接收信号采样 N+N/4个数据，得到一组数组A，

2）根据发射信号的频率，在一个周期内对信号采样N个点，保存为一个数组B，

3) 计算的数值，记为R；

4) 计算的数值，记为X；

5) 在多个周期内计算R和X的滑动平均值，记为以及；

6) 计算的数值，根据这一数据判断待测物的类型。

R， X的变化波形

快速上手STM32定时器-输入捕获的配置

输入捕获是STM32单片机定时器的一个功能，其与定时器的输出比较、PWM输出等共用一个引脚和寄存器（寄存器均为CCR）。当为输入时，引脚则为输入模式，输出时引脚则为输出模式。下图为TIM2定时器通道3中的功能配置

定时器通道配置

输入捕获的原理

单片机设定为输入捕获模式时，当单片机捕获的脉冲时，CCR寄存器可立即锁定CNT寄存器中的当前计数值。假定一组脉冲我们设定捕获此脉冲中的上升沿，则我们可以分别读取前后CCR寄存器的数值。读取的两数值相减，再根据定时器的时基，我们即可确定此组输入脉冲的周期。如果采样一个上升沿、一个下降沿，则我们可以确定脉冲的高电平的时长。

输入捕获模式的设定

设定定时器的时基，此时基中的CNT寄存器的计数值将传递给CCR寄存器，是输入捕获的时间基准；设定输入捕获的捕获模式，上升沿捕获、下降沿捕获，若设定上升沿捕获，则捕获上升沿；若下降沿捕获，则捕获下降沿；