TCD1304的驱动电路

乐观的大大怪
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CCD驱动程序

摘要：这部分内容便是CCD的开端，写的是这个CCD的驱动程序，按理来说这个的东西的驱动，用FPGA驱动能更好，笔者这边使用的是C8T6，比较亲民的，并且基本大家学嵌入式的入门也是这款，所以使用这个去驱动可以降低部分的门槛

1.CCD1304时序图分析

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1.1三大信号的关系

1.按照ØM的典型频率为2MKZ 也就是周期为0.5us

这个的东西你结合我上边放置的具体的电路图，便可以看出来这个ICG的低电平宽度该为这个SH高电平的宽度＋5us

SH高电平只要大于这个1us即可，同时其拉高的时间比这个ICG慢500ns

那么在这个时候该如何做呢？

直接先忽视这个SH和ICG的初始，这么假设这个东西是开始都是高电平，同时设这个SH为A信号，ICG为B信号

那么很显然就能列出来他们两个的关系式，如下图所示

A信号：高电平x μs，低电平y μs，y最少为1us B信号：高电平x-0.5 μs，低电平y+5 μs

1.2周期信号的呈现

然后咱们在分析这个波的完整图

image-20260626124129291.png

前边的波形好说，那么后续的波该如何弄呢？

这个时候就要使用定时器当中的单脉冲模式

咱们使用这个单脉冲模式去输出前边的波，因为他是重复的，那么咱们要把这个的开关，放到这个while当中去

没有所谓的周期的事情，因为使用这个while循环去模拟了这个周期

只需要管这个低电平的持续时间，以及这个延迟即可

image-20260626124342779.png

也就是图片当中的这个绿色，后续的这个电平，直接用一个Delay去阻塞即可，

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    __HAL_TIM_ENABLE(&htim1);  // 等价于 TIM1->CR1 |= TIM_CR1_CEN
    __HAL_TIM_ENABLE(&htim3);  // 等价于 TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN
    HAL_Delay(35);
  }

就是用这个代码，来构成了所需要的周期，因为单脉冲模式下这个，只能被触发一次

1.3整体的分析

然后结合咱们要求的这个 主控板对应的这个时钟频率，以及上边的关系式子，那么咱们直接发给AI，让他去算这个CCR和ARR

条件：STM32定时器时钟72MHz，PSC=0，开启单脉冲OPM，向上计数，PWM1输出模式，输出极性高；初始电平高，0~CCR为高电平，CCR~ARR为低电平，1μs对应72个计数tick。
A信号：高电平x μs，低电平y μs
B信号：高电平x-0.5 μs，低电平y+5 μs
限制：x必须大于0.5，y大于1us，输出CCR_A、ARR_A、CCR_B、ARR_B，并校验两路高低电平实际时长。输入x、y。

结果

A：CCR_A=144，ARR_A=432
B：CCR_B=108，ARR_B=756
校验：A 高 2μs 低 4μs；B 高 1.5μs 低 9μs，全部整数无误差。

2.C8T6的定时器配置

前边算出来这个ARR和CCR，计算的结果是假设是高电平的时候，那么咱们回归本来的，该如何配置？

我的建议就是参考下边的表格选择适合咱们的

2.1前提条件

  1. 定时器：向上 UP / 向下 DOWN 二选一；输出模式 PWM1 / PWM2；输出极性固定 HIGH（有效电平 = 高，静止初始电平高）
  2. OPM 单脉冲开启，CNT 走完一次 ARR 后停机
  3. 有效电平 = 高，无效电平 = 低
  4. 总计数区间：0 ~ ARR

表格：计数方向（UP/DOWN）× PWM1/PWM2 四组搭配时序

序号计数方向输出模式电平判定规则完整波形时序（初始静止：高电平）
1UP 向上PWM1CNT <CCR → 有效 (高)CNT ≥ CCR → 无效 (低)0CCR-1：高电平（时长 CCR）CCRARR：低电平（时长 ARR-CCR）结束回到高电平
2UP 向上PWM2CNT <CCR → 无效 (低)CNT ≥ CCR → 有效 (高)ARR：高电平结束回到低电平
3DOWN 向下PWM1CNT > CCR → 有效 (高)CNT ≤ CCR → 无效 (低)ARRCCR+1：高电平（时长 ARR-CCR）CCR0：低电平（时长 CCR）结束回到高电平
4DOWN 向下PWM2CNT > CCR → 无效 (低)CNT ≤ CCR → 有效 (高)ARRCCR+1：低电平CCR0：高电平（时长 CCR）结束回到高电平

补充：如果极性改为 LOW（有效电平 = 低，静止初始电平低）

规律整体取反：

  1. UP+PWM1：0CCR 低，CCRARR 高，静止低
  2. UP+PWM2：0CCR 高，CCRARR 低，静止低
  3. DOWN+PWM1：ARRCCR 低，CCR0 高，静止低
  4. DOWN+PWM2：ARRCCR 高，CCR0 低，静止低

2.2结合表格分析

2.2.1SH信号

先低xus，然后高yus，结束之后依旧为低，使用通用定时器

PWM2 + 极性高（有效 = 高）+UP

  1. (CNT < CCR)：输出无效电平 = 低
  2. (CNT \ge CCR)：输出有效电平 = 高
  3. 计数跑完 ARR、OPM 硬件关定时器后，引脚维持无效电平（低）
  4. CCR_A=144，ARR_A=432
2.2.2ICG信号

先高x-0.5us，然后低这个y+5us，结束之后依旧为高，使用高级定时器

配置：UP + PWM2 + OCPolarity_LOW + OCIdleState_SET + OPM 单脉冲

  • 计数中：CNT<CCR 高，CNT≥CCR 低
  • 脉冲结束停机：OCIdleState 强制输出高，覆盖默认无效电平
  • 表现：延时阻塞全程高，脉冲波形符合需求

也可以使用这个

UP 向上 + PWM 模式 1+极性高

CCR_B=108，ARR_B=756

2.3总结

TIM1/TIM2/TIM3：核心是生成 CCD 传感器的 SH、ICG 等控制脉冲（φM是TIM2，SH是TIM3，ICG是TIM1

while循环当中的Delay就是延时多少时间开始重复，也就是电荷的积累时间

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