Embedded C Intermediate — 인터럽트·주변장치·펌웨어 설계 패턴

# 입력 캡처 — 주파수·펄스폭 측정, GTM TIM

## 입력 캡처란?

입력 캡처(Input Capture)는 외부 신호의 **엣지(상승 또는 하강)** 가 발생한 순간  
타이머 카운터 값을 레지스터에 **자동으로 저장**하는 기능입니다.

두 캡처 시점의 차이를 계산하면 주파수, 펄스폭, 듀티사이클을 측정할 수 있습니다.

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## 주파수 측정 원리

```
외부 신호:
       ┌──┐    ┌──┐    ┌──┐
───────┘  └────┘  └────┘  └────

상승 엣지:  ↑1      ↑2      ↑3

캡처값:   T1      T2      T3

주기 = T2 - T1  (또는 T3 - T2)
주파수 = 타이머 클럭 / (T2 - T1)
```

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## 펄스폭 측정 원리

```
외부 신호:
       ┌──────────┐
───────┘          └────────────

상승 엣지: ↑ T1
하강 엣지:            ↓ T2

펄스폭(HIGH 시간) = (T2 - T1) / 타이머 클럭
```

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## TC37x — GTM TIM 채널

TC37x의 입력 캡처는 GTM의 **TIM(Timer Input Module)** 채널로 처리합니다.

### TIM 채널 구조

```
외부 핀 입력
     │
     ▼
+──────────────────────────────+
│          TIM 채널             │
│                               │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐  │
│  │ 엣지 검출 │  │ 필터     │  │
│  └────┬─────┘  └──────────┘  │
│       │                       │
│  ┌────▼─────────────────────┐ │
│  │ GPR0 / GPR1 (캡처 레지스터)│ │
│  └──────────────────────────┘ │
│  ┌──────────────────────────┐ │
│  │ CNT (자체 카운터)         │ │
│  └──────────────────────────┘ │
+──────────────────────────────+
     │
     ▼
   인터럽트 발생 (엣지 검출 시)
```

TIM 채널은 여러 캡처 모드를 지원합니다:
- **TIEM (Time Stamp Edge Mode)**: 엣지 발생 시각 캡처
- **TIPM (Period and Pulse Measurement)**: 주기/펄스폭 자동 계산

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## TIPM 모드 — 주기·펄스폭 자동 측정

TIPM 모드에서는 TIM 채널이 **자동으로 주기와 펄스폭을 계산**해 레지스터에 저장합니다.  
CPU가 직접 뺄셈을 하지 않아도 됩니다.

```
GPR0 ← 펄스폭 (HIGH 구간 클럭 수)
GPR1 ← 주기   (전체 주기 클럭 수)

주파수 = TIM 클럭 / GPR1
듀티사이클 = GPR0 / GPR1 × 100
```

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## iLLD — IfxGtm_Tim_In 사용법

```c
#include "IfxGtm_Tim_In.h"

IfxGtm_Tim_In_Handle g_timIn;

void initInputCapture(void)
{
    IfxGtm_enable(&MODULE_GTM);

IfxGtm_Tim_In_Config timConfig;
    IfxGtm_Tim_In_initConfig(&timConfig, &MODULE_GTM);

// TIM 채널 및 입력 핀 설정
    timConfig.timIndex     = IfxGtm_Tim_0;
    timConfig.channelIndex = IfxGtm_Tim_Ch_0;
    timConfig.filter.inputPin = &IfxGtm_TIM0_0_TIN0_P02_0_IN;

// 인터럽트 설정
    timConfig.isrPriority    = ISR_PRIORITY_GTM_TIM0;
    timConfig.isrTypeOfService = IfxSrc_Tos_cpu0;

IfxGtm_Tim_In_init(&g_timIn, &timConfig);
}

// 측정값 읽기
void readInputCapture(void)
{
    IfxGtm_Tim_In_update(&g_timIn);

float32 frequency  = g_timIn.capturedFrequency;
    float32 dutyCycle  = g_timIn.capturedDutyCycle;   // 0.0 ~ 1.0
    float32 pulseWidth = g_timIn.capturedPulseLength; // 초 단위
}
```

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## 수동 구현 예 (엣지 타임스탬프 방식)

iLLD 없이 STM과 GPIO 인터럽트로 직접 구현하는 방법입니다.

```c
volatile uint32 g_riseTime  = 0;
volatile uint32 g_fallTime  = 0;
volatile uint32 g_pulseWidth = 0;
volatile uint32 g_period    = 0;
volatile uint32 g_prevRise  = 0;

// 외부 인터럽트 ISR (상승 + 하강 엣지 모두)
IFX_INTERRUPT(extInputISR, 0, ISR_PRIORITY_EXT_INPUT)
{
    uint32 now = STM0_TIM0.U;  // 현재 STM 카운터 값

if (핀이_HIGH()) {
        g_period    = now - g_prevRise;  // 이전 상승 엣지와의 차이 = 주기
        g_prevRise  = now;
        g_riseTime  = now;
    } else {
        g_pulseWidth = now - g_riseTime; // 상승~하강 차이 = 펄스폭
    }
}

// 주파수 계산
float getFrequency(void)
{
    if (g_period == 0) return 0.0f;
    return (float)IfxStm_getFrequency(&MODULE_STM0) / (float)g_period;
}
```

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## 노이즈 필터링

실제 신호에는 노이즈가 섞이므로 필터 처리가 필요합니다.

```c
// 소프트웨어 평균 필터
#define FILTER_SIZE 8

uint32 g_capBuf[FILTER_SIZE];
uint8  g_capIdx = 0;

uint32 filteredCapture(uint32 newVal)
{
    g_capBuf[g_capIdx] = newVal;
    g_capIdx = (g_capIdx + 1) % FILTER_SIZE;

uint32 sum = 0;
    for (int i = 0; i < FILTER_SIZE; i++) sum += g_capBuf[i];
    return sum / FILTER_SIZE;
}
```

GTM TIM 채널에는 **하드웨어 글리치 필터**도 내장되어 있어  
짧은 노이즈 펄스를 자동으로 제거할 수 있습니다.

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## 다른 MCU와의 비교

STM32의 입력 캡처는 TIMx 채널의 ICR 레지스터를 통해 구현되며,  
주기 계산은 두 캡처값의 차이를 소프트웨어로 계산합니다.  
TC37x GTM TIM의 TIPM 모드는 이 계산을 하드웨어가 자동으로 처리해  
CPU 개입 없이 주기와 펄스폭을 레지스터에서 직접 읽을 수 있습니다.

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## 정리

| 항목 | 설명 |
|------|------|
| 입력 캡처 | 엣지 발생 시 타이머 값 자동 저장 |
| 주파수 측정 | 연속 상승 엣지 간 시간 차이 |
| 펄스폭 측정 | 상승~하강 엣지 간 시간 차이 |
| GTM TIM | TC37x 입력 캡처 전용 모듈 |
| TIPM 모드 | 주기·펄스폭 자동 측정 모드 |
| GPR0/GPR1 | TIM 캡처 결과 저장 레지스터 (펄스폭/주기) |

입력 캡처 — 주파수·펄스폭 측정, GTM TIM

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