NovoTeste03

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  ESP32 Frequence_Meter_0.0.21
  Desenvolvedores: Rui Viana e Gustavo Murta   08/jul/2020

  Para desenvolver este projeto, foram aproveitadas partes de códigos dos desenvolvedores
  abaixo referenciados.

  O Projeto:
  Um frequencímetro usando ESP32, sem necessidade de escalas e mostrando até 7 dígitos,
  atingindo com precisão até 20MHz ou mais.

  Definições:
  PORT de entrada do frequencímetro PCNT_INPUT_SIG_IO (GPIO 34)
  PORT de entrada de controle PCNT_INPUT_CTRL_IO (GPIO 35)
  PORT de saída do timer OUTPUT_CONTROL_GPIO (GPIO 32)
  O PORT de entrada de controle (GPIO 35) deve ser ligado ao PORT de saída do timer (GPIO 32).
  Estes são os ports usados no projeto, mas podem ser modificados para sua melhor conveniência.

  O frequencímetro é dividido em 5 partes:
    1. Contador de pulsos;
    2. Controle de tempo de contagem;
    3. Impressão do resultado;
    4. Espaço para outras funções.
    5. Gerador de sinais programado para 10 KHz

  1. O contador de pulso usa o pcnt do ESP32.
    O pcnt tem os seguintes parâmetros:
      a. port de entrada;
      b. canal de entrada;
      c. port de controle;
      d. contagem na subida do pulso;
      e. contagem na descida do pulso;
      f. contagem só com o controle em nível elevado;
      g. limite máximo de contagem.

  2. O Controle de tempo de contagem usa o esp-timer.
    O esp-timer tem o seguinte parâmetro:
      a. controle do tempo;

  Funcionamento:
    O port de controle de contagem em nível alto, libera o contador para contar os pulsos que chegam no port de entrada de pulsos.
  Os pulsos são contado tanto na subida quanto na descida do pulso, para melhorar a media de contagem.
  O tempo de contagem é definido pelo esp-timer, e esta' definido em 1 segundo, na variável janela.
  Se a contagem for maior que 20000 pulsos durante o tempo de contagem, ocorra overflow e a cada overflow que ocorre
  e' contabilizado na variável multPulses, e o contador de pulso retorna a zero continuando a contar.
    Quando o tempo de leitura termina, uma rotina é chamada e o valor do no contador de pulsos e' lido e salvo,
    um flag e' ligado indicando que terminou a leitura dos pulsos

    No loop, ao verificar que o flag indica que terminou a leitura dos pulsos, o valor é calculado multiplicando
  o numero de overflow por 20000 e somando ao numero de pulsos restantes e dividindo por 2, pois contou 2 vezes.
  Como o pulsos são contados na subida e na descida, a contagem e´ o dobro da frequência.
    A frequência é impressa no serial monitor.
  Os registradores são resetados e o port de controle de entrada é novamente elevado para nível alto e a contagem de
  pulsos se inicia.

  Tem também um gerador de sinais que gera 10 KHz, e pode ser usado para testes.
  Este gerador pode ser alterado para gerar frequencias até 40 MHz.
  O Port de saida deste gerador é definido na linha #define LEDC_GPIO.
  Atualmente está definido como GPIO 25.

  Para o uso da Serial e de um LCD, existem 2 definições que pode ser usadas juntas ou bloqueadas.
  Este uso e bolqueio pode ser comitantemente ou individualmente.

  Referências:
  author=krzychb https://github.com/espressif/esp-idf/tree/master/examples/peripherals/pcnt
  resposta by Deouss » Thu May 17, 2018 3:07 pm no tópico https://esp32.com/viewtopic.php?t=5734
  Gerador de sinais Gustavo https://github.com/Gustavomurta/ESP32_frequenceMeter/blob/master/ESP32OscilatorV03.ino
  Formatação de numero https://arduino.stackexchange.com/questions/28603/the-most-effective-way-to-format-numbers-on-arduino
  https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/system/esp_timer.html
  https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/pcnt.html

*/

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/portmacro.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/periph_ctrl.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "driver/pcnt.h"
#include "driver/ledc.h"
#include "soc/ledc_struct.h"

#include "esp_attr.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_timer.h"
#include "sdkconfig.h"

#define IDF_ON                                                           // Seleciona IDF_ON = IDF  IDF_OFF = Arduino
#define LCD_OFF                                                            // Se tem LCD defina LCD_ON, se não tem LCD, defina LCD_OFF
#define Ser_ON                                                            // Se quer imprimir resultados na serial defina Ser_ON, se não, defina  Ser_OFF

#ifdef LCD_ON                                                             // Se tem LCD
#include <LiquidCrystal.h>                                                // Inclue a bibliotea do LCD
LiquidCrystal lcd(5, 18, 19, 21, 22, 23);                                 // Instancia e define port
#endif

#define PCNT_COUNT_UNIT        PCNT_UNIT_0                                // Unidade 0 do pcnt
#define PCNT_COUNT_CHANNEL     PCNT_CHANNEL_0                             // Canal 0 do pcnt

#define PCNT_INPUT_CTRL_IO     GPIO_NUM_35                                // Count Control GPIO HIGH=count up, LOW=count down GPIO 25
#define OUTPUT_CONTROL_GPIO    GPIO_NUM_32                                // Saida do timer GPIO 2

#define PCNT_INPUT_SIG_IO      GPIO_NUM_34                                // Freq Meter Input GPIO 34
#define LEDC_HS_CH0_GPIO       GPIO_NUM_25                                // GPIO de saida do ledc

#define PCNT_OVERFLOW              20000                                  // Limite superior de contagem para overflow de pcnt
#define PCNT_H_LIM_VAL        PCNT_OVERFLOW                               // Limite superior de contagem

//  Calculo do ajustes para cada faixa de frequencia
//  Resolucao = log2(Clock(80MHz)/f)   ex: 50.000 HZ = 80.0000/50.000 = 1.600 log2(1600) = 10
//  Duty 50%  = (2**Resolucao)/2       ex: 2**10 = 1024   1024/2 = 512

#define LEDC_TIMER(g,t) LEDC.timer_group[(g)].timer[(t)]


uint32_t  oscilator = 50000;                                                     // Frequencia em Hz
//#define OSCILADOR             115000                                      // Frequncia a ser gerada
#define RESOLUCAO             LEDC_TIMER_7_BIT                            // Resolucao do ledc
//#define M_DUTY              64                                          // Duty do ledc

esp_timer_create_args_t create_args;                                      // Argumentos do timer
esp_timer_handle_t timer_handle;                                          // Instancia de timer

bool flag = true;                                                         // Indicador de fim de contagem libera impressao
int16_t pulses = 0;                                                       // Contador de pulsos de entrada
unsigned long multPulses = 0;                                             // Contador de overflows de pcnt
unsigned long janela = 1000000;                                           // Janela de 1 segundo para a contagem de pulsos

portMUX_TYPE timerMux = portMUX_INITIALIZER_UNLOCKED;
//----------------------------------------------------------------------------------------
char *ultos_recursive(unsigned long val, char *s, unsigned radix, int pos)
{
  int c;

  if (val >= radix)
    s = ultos_recursive(val / radix, s, radix, pos + 1);
  c = val % radix;
  c += (c < 10 ? '0' : 'a' - 10);
  *s++ = c;
  if (pos % 3 == 0) *s++ = '.';
  return s;
}
//----------------------------------------------------------------------------------------
char *ltos(long val, char *s, int radix)
{
  if (radix < 2 || radix > 36) {
    s[0] = 0;
  } else {
    char *p = s;
    if (radix == 10 && val < 0) {
      val = -val;
      *p++ = '-';
    }
    p = ultos_recursive(val, p, radix, 0) - 1;
    *p = 0;
  }
  return s;
}
//----------------------------------------------------------------------------------
void tempo_controle(void *p)                                              // Fim de tempo de leitura de pulsos
{
  gpio_set_level(OUTPUT_CONTROL_GPIO, 0);                                 // Controle do PCount - stop count
  pcnt_get_counter_value(PCNT_COUNT_UNIT, &pulses);                       // Obtem o valor contado
  flag = true;                                                            // Informa que ocorreu interrupt de controle
}
//----------------------------------------------------------------------------------
static void IRAM_ATTR pcnt_intr_handler(void *arg)                        // Overflow de contagem de pulsos
{
  portENTER_CRITICAL_ISR(&timerMux);                                      // Desabilita interrupção ?
  multPulses++;                                                           // Incrementa contador de overflow
  PCNT.int_clr.val = BIT(PCNT_COUNT_UNIT);                                // Limpa indicador de interrupt
  portEXIT_CRITICAL_ISR(&timerMux);                                       // Libera novo interrupt
}
//----------------------------------------------------------------------------------
void pcnt_init(void)                                                      // Rotina de inicializacao do pulse count
{
  pcnt_config_t pcnt_config = { };                                        // Instancia pulse config
  pcnt_config.pulse_gpio_num = PCNT_INPUT_SIG_IO;                         // Port de entrada dos pulsos
  pcnt_config.ctrl_gpio_num = PCNT_INPUT_CTRL_IO;                         // Controle da contagem
  pcnt_config.unit = PCNT_COUNT_UNIT;                                     // Unidade de contagem
  pcnt_config.channel = PCNT_COUNT_CHANNEL;                               // Canal de contagem
  pcnt_config.counter_h_lim = PCNT_H_LIM_VAL;                             // Limite maximo de contagem
  pcnt_config.pos_mode = PCNT_COUNT_INC;                                  // Conta na subida do pulso
  pcnt_config.neg_mode = PCNT_COUNT_INC;                                  // Conta na descida do pulso
  pcnt_config.lctrl_mode = PCNT_MODE_DISABLE;                             // Nao usado
  pcnt_config.hctrl_mode = PCNT_MODE_KEEP;                                // Se HIGH conta incrementando
  pcnt_unit_config(&pcnt_config);                                         // Inicializa PCNT

  pcnt_counter_pause(PCNT_COUNT_UNIT);                                    // Inicializa o contador PCNT
  pcnt_counter_clear(PCNT_COUNT_UNIT);                                    // Zera o contador PCNT

  pcnt_event_enable(PCNT_COUNT_UNIT, PCNT_EVT_H_LIM);                     // Limite superior de contagem
  pcnt_isr_register(pcnt_intr_handler, NULL, 0, NULL);                    // Rotina de Interrupt de pcnt
  pcnt_intr_enable(PCNT_COUNT_UNIT);                                      // Habilita interrup de pcnt

  pcnt_counter_resume(PCNT_COUNT_UNIT);                                   // inicia a contagem
}
//----------------------------------------------------------------------------
void ledcInit ()
{
 // byte resol = log((80000000 / OSCILADOR));
//   Serial.println(resol);
//  uint32_t mDuty = (pow(2, resol)) / 2;
//   Serial.println(mDuty);
//  uint32_t mDuty = 64;
//  uint8_t bit_num = 1;
//  uint8_t chan = 0;
//  uint8_t group = (chan / 8), timer = ((chan / 2) % 4);
//   Serial.println(group);

  ledc_timer_config_t ledc_timer{};
//  LEDC_TIMER(group, timer).conf.duty_resolution = 7;
//  ledc_timer.duty_resolution = RESOLUCAO;
  ledc_timer.duty_resolution = LEDC_TIMER_7_BIT;      // resolution of PWM duty
//  ledc_timer.freq_hz = OSCILADOR;
  ledc_timer.freq_hz = oscilator;
  ledc_timer.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE;
  ledc_timer.timer_num = LEDC_TIMER_0;
  ledc_timer_config(&ledc_timer);

  ledc_channel_config_t ledc_channel{};
  ledc_channel.channel = LEDC_CHANNEL_0;
  ledc_channel.duty = mDuty;
  ledc_channel.gpio_num = LEDC_HS_CH0_GPIO;
  ledc_channel.intr_type = LEDC_INTR_DISABLE;
  ledc_channel.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE;
  ledc_channel.timer_sel = LEDC_TIMER_0;
  ledc_channel_config(&ledc_channel);
}
//----------------------------------------------------------------------------------
void myInit()
{
#ifdef LCD_ON                                                             // Se tem LCD
  lcd.begin(16, 2);                                                       // Inicializa lcd
  lcd.print("Frequencimetro");                                            // Print
#endif
  ledcInit();                                                             // Inicializa o ledc
  pcnt_init();                                                            // Inicializa o pulse count
  gpio_pad_select_gpio(OUTPUT_CONTROL_GPIO);                              // Define o port decontrole
  gpio_set_direction(OUTPUT_CONTROL_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);              // Define o port de controle como saida

  create_args.callback = tempo_controle;                                  // Instancia o tempo de controle
  esp_timer_create(&create_args, &timer_handle);                          // Cria parametros do timer
}
//---------------------------------------------------------------------------------
void app_main(void)
{
#ifdef IDF_ON                                                             // IDF
  myInit();                                                               // IDF
  while (1)                                                               // IDF
  {
#endif
    if (flag == true)                                                     // Se a contagem tiver terminado
    {
      flag = false;                                                       // Impede nova impresao
      float frequencia = 0;                                               // Variavel para calculo de frequencia
      frequencia = (pulses + (multPulses * PCNT_OVERFLOW)) / 2  ;              // Calcula qtos pulsos ocorreram
      char buf[32];
      printf("frequencia: %s", (ltos(frequencia, buf, 10)));
      printf(" Hz \n");
#ifdef LCD_ON                                                             // LCD
      lcd.setCursor(2, 1);                                                // Posiciona cusros na posicao 3 da linha 2
      lcd.print(ltos(frequencia, buf, 10));                               // Print
      lcd.print(" Hz           ");
#endif
      multPulses = 0;                                                     // Zera contador de overflow
      // Aqui pode rodar qq funcao                                        // Espaco para qualquer função
      vTaskDelay(1);                                                      // Delay (desnecessário)
      // Aqui pode rodar qq funcao                                        // Espaco para qualquer função
      pcnt_counter_clear(PCNT_COUNT_UNIT);                                // Zera o contador PCNT
      esp_timer_start_once(timer_handle, janela);                         // Inicia contador de tempo de 1 segundo
      gpio_set_level(OUTPUT_CONTROL_GPIO, 1);                             // Porta de controle habilita contagem dos pulsos
    }
#ifdef IDF_ON                                                             // IDF
  }                                                                       // IDF
#endif
}
//---------------------------------------------------------------------------------
#ifdef IDF_OFF                                                            // Arduino
void setup()
{
  Serial.begin(115200);                                                   // Inicializa a serial
  myInit();                                                               // Chaama inicializacao
}
//---------------------------------------------------------------------------------
void loop()
{
  app_main();                                                             // Chama rotina principal
}
#endif