前言 / 导语

b站详细视频教程：红外传感器——AD模块

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在上一篇《电机PWM驱动模块》中，我们通过 ePWM 外设为智能小车装上了“双腿”，实现了丝滑的差速调速。但一辆闭着眼睛狂奔的小车注定会撞墙，今天，我们要为小车装上“眼睛”——红外循迹与 ADC（模数转换器）模块。

本篇我们将直击底层痛点：彻底抛弃极其消耗 CPU 算力的 while(1) 软件轮询机制，手把手教你配置 TI C2000 芯片真正的工业级杀手锏——ePWM 硬件级 SOC (Start of Conversion) 触发 ADC 同步采样！

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一、 传感器原理：世界是模拟的，单片机是数字的

智能车循迹常用的反射式红外传感器，核心由红外发射管和接收管组成，协同实现“光信号 - 电信号”的转换。

• 红外发射管：工作时发射特定波长（940nm）的红外光，抗环境光干扰能力强。

• 红外接收管：核心特性是“红外光照射时导通，无红外光时截止”。

物理工作逻辑：

1. 对准白地（反射）：白色大量反射红外光，接收管导通，输出微弱的低电平（接近 0V）。

2. 对准黑线（吸收）：黑色赛道吸收红外光，接收管截止，输出高电平（接近 3.3V）。

思考 Tips：为什么不用普通 GPIO 读取？

很多新手会问：“既然黑白对应高低电压，直接用单片机的普通引脚读 0 和 1 不就行了？”

在极其理想的实验室里可以，但在实际赛道上，场馆灯光干扰、传感器老化、甚至小车“压住一半黑线一半白地”时，电压往往徘徊在 1.5V 左右。用 GPIO 会导致极其严重的误判。

引入 ADC（模数转换器），单片机读到的就不再是死板的 0 和 1，而是一个连续的数值！ F28027 搭载的是 12位 ADC，它能将 0~3.3V 的电压，精细地切分成 $2^{12} = 4096$ 份（即 0~4095）。这为我们后续编写 PID 巡线算法提供了完美的平滑误差数据。

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二、 核心痛点：告别 low 爆的死循环轮询

知道了要用 ADC，下一个问题是：什么时候去读 ADC？

最简单粗暴的做法是在 main 函数里写个死循环，或者开个软件定时器疯狂读取。千万别这么干！ 当你为了追求极低谐波，将底层的 PWM 载波频率强行拉高到 50kHz 时，硬件电路每秒钟要开关 5 万次。此时 CPU 的算力极其宝贵，根本没有时间去处理软延时和毫无节律的轮询。

工业级解法：硬件级联发令枪（SOC - Start of Conversion）

我们要让控制电机的 ePWM 模块跨界指挥 ADC！让底层 PWM 发波到谷底或顶点时，纯硬件触发 ADC 采样，全程 0 软件延迟，0 CPU 资源占用。

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三、 核心代码逐块精讲：ADC同步采样的“铁三角”

要实现硬件级同步，我们需要打通三个部门：发令枪（PWM）、执行者（ADC）和收信员（PIE中断）。

1. 发令枪：PWM 事件配置 (Motor_eventConfigure)

在这里，我们赋予 PWM 模块唤醒 ADC 的特权。

void Motor_eventConfigure(void)
{
    // 1. 设置触发源：当 PWM 计数器等于周期值时（波形的顶点），准备开枪
    PWM_setSocAPulseSrc(myPwm3, PWM_SocPulseSrc_CounterEqualPeriod);

    // 2. 设置触发频率：FirstEvent 意味着每一个 PWM 周期都开一枪
    PWM_setSocAPeriod(myPwm3, PWM_SocPeriod_FirstEvent);

    // 3. 拔掉保险栓：正式启用 SOCA (Start of Conversion A) 脉冲输出
    PWM_enableSocAPulse(myPwm3);
}

2. 执行者：ADC 功能配置 (myAdc_functionConfigure)

ADC 模块必须提前设置好，告诉它“听到枪声后，去读哪个引脚的数据”。

void myAdc_functionConfigure(void)
{
    // 1. 配置采样窗口时长（Acquisition Window）
    // 给电容充放电留足时间，数值越大采样越准，但耗时越长
    ADC_setSocSampleWindow(myAdc, ADC_SocNumber_0, ADC_SocSampleWindow_7_cycles);

    // 2. 绑定通道：告诉 SOC0 听命于哪个引脚（比如红外传感器接在 ADCINA7）
    ADC_setSocChanNumber(myAdc, ADC_SocNumber_0, ADC_SocChanNumber_A7);

    // 3. 核心绑定：指定 SOC0 的触发源为 ePWM3 的 SOCA 信号！
    ADC_setSocTrigSrc(myAdc, ADC_SocNumber_0, ADC_SocTrigSrc_EPWM3_ADCSOCA);
}

3. 收信员：PIE 中断路由 (User_Pie_functionConfigure)

数据采好了，怎么通知大脑（CPU）？这就需要配置 PIE 中断中心，围绕“注册、使能”来打通路线。

void User_Pie_functionConfigure(void)
{
    // 【核心注册】：把我们写好的 ADC 中断服务函数地址，挂到 PIE 报警墙的第 10 组第 1 号通道上
    PIE_registerPieIntHandler(myPie, PIE_GroupNumber_10, PIE_SubGroupNumber_1, (intVec_t) &myAdc_ADCINT_isr);
}

void User_Pie_eventConfigure(void)
{
    // 1. 启用 ADCINT1 外设级中断通道
    ADC_enableInt(myAdc, ADC_IntNumber_1);

    // 2. 开启 PIE 控制器对应的组别开关
    PIE_enableInt(myPie, PIE_GroupNumber_10, PIE_InterruptSource_ADCINT_10_1);
}

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四、 💡 避坑指南：中断只能进一次？

在开发期间，你极大概率会遇到这个诡异的现象：小车刚上电时，能成功打印出一次 ADC 读数，然后程序就像卡死了一样，再也不进中断了！

【终极解法】：

单片机是一个非常有规矩的系统。消防队（中断服务函数）出警结束后，必须向上级汇报“火已扑灭”，否则调度中心（PIE）会认为该区域还在火灾中，拒绝派发新的任务！

在你的 myAdc_ADCINT_isr 中断函数的最后一行，必须、一定、千万要加上清除标志位和应答的代码：

TARGET_EXT interrupt void myAdc_ADCINT_isr(void)
{
    // 1. 读取 ADC 结果寄存器，拿到红外循迹的数据
    uint16_t sensor_val = ADC_readResult(myAdc, ADC_ResultNumber_0);

    // （这里写你的巡线逻辑）...

    // 2. 清除 ADC 模块内部的中断标志（扑灭外围火情）
    ADC_clearIntFlag(myAdc, ADC_IntNumber_1);

    // 3. 向 PIE 中心发送 ACK 应答，告知第 10 组中断处理完毕！（解除封锁）
    PIE_clearInt(myPie, PIE_GroupNumber_10);
}

我们可以替换局部变量为全局变量，在观察窗口查看数值；也可以直接查看寄存器。