李红波，李 盛，王 洋，陈 恒

(西京学院理学院，陕西西安 710123)

0 引言

电子计数器是最为常见的测量时间间隔的电子测量仪器之一[1-3]，常被部署在可编程器件中，具有良好的应用效果[4-5]。尤其是嵌在MCU中的可编程计数器与捕获电路相结合来测量时间间隔，特别适用于信号脉宽、信号周期等测量的嵌入式应用系统中[6-7]。然而，计数器的固有二进制位数少(16位计数器最为常见)，捕获测时的最大时长有限，不能满足长时甚至超长时间间隔的测量。相比硬件扩展计数器位数的方法[8]，采用软件方法来扩展计数器的位数则更适合基于MCU的系统[9]，但是软件扩展中又存在计数器捕获中断和溢出中断协作不良问题，会导致捕获时长数据出现致命性错误。本文在分析计数器位数扩展的方法基础上，首次明确了安全问题的根源，指出计数器位数扩展中存在着新的工作态——竞争态，并利用工作态检测法和RTOS系统的多任务事件同步机制防范和解决中断事件的时序问题，纠正了数据错误问题。

1 可编程计数器的捕获测时原理

可编程计数器的捕获结构如图1(a)所示。计数器工作时，16位加1计数器CNT一直在统计内部时钟源fosc脉冲数，当捕获信号EXS先后到来时，或上升沿或下降沿，依次顺序触发，并记录事件时刻的CNT计数值到捕获寄存器CAPREG，通过相邻两次的捕获值做差来获得事件间隔的计数值，如图1(b)中，在时刻tn-1和tn先后出现了捕获事件ICPS，捕获值分别是CapRegn-1和CapRegn，那么间隔计数值就等于CapRegn减去CapRegn-1。……