Чтение линейного ПЗС-датчика TCD1304

Я хочу прочитать данные с линейного ПЗС-датчика TCD1304 с помощью ESP32, но столкнулся с некоторыми проблемами. В качестве первого «разогрева» и для ознакомления с этим датчиком я попытался сгенерировать входные сигналы датчика, используя прерывание по таймеру и битбэнгинг, но вскоре обнаружил, что полученные сигналы слишком медленные, и я не получил никаких полезных показаний.

Используются следующие сигналы:

• SH (сдвиговой вентиль): определяет время интегрирования
• ICG (интегральный сброс): используется для передачи значений пикселей в сдвиговый регистр.
• ΦM: (главные часы): не требуют пояснений
• ОС: выходной сигнал

Время этих сигналов, по-видимому, весьма критично (см. диаграмму ниже) и должно быть достаточно быстрым — поддерживаемая частота главного тактового генератора составляет 0,8–4 МГц, а аналоговое измерение должно выполняться после каждого 4-го тактового импульса (0,2–1 МГц).

Сейчас я совершенно растерян и считаю, что эта задача требует некоторых приемов программирования, с которыми я пока не знаком.

В общем, мой вопрос такой:

Каков наилучший способ генерации этих сигналов и как считывать показания АЦП с такой высокой частотой дискретизации/точной синхронизацией?

У меня есть некоторые идеи, но, как я уже сказал, мне, вероятно, не хватает необходимых навыков, поэтому мне сложно решить, какой подход выбрать:

1. Использование одного таймера и прямого управления портами: Это было бы легко реализовать, но я предполагаю, что прерывания будут срабатывать слишком часто, чтобы обрабатывать ISR (что было бы довольно сложно, даже если я рефакторизую свой текущий тестовый код). Особенно чтение АЦП, полагаю, займёт слишком много времени.

2. использование I2S-ADC ESP: У меня нет опыта работы с I2S. Насколько я понимаю, он подходит для считывания данных АЦП с высокой частотой, но обычно используется для периодической выборки. В моём случае мне нужно было бы синхронизировать показания с управляющими сигналами, но я не знаю, возможно ли/удобно ли это с I2S-АЦП.

3. использование АЦП-DMA: @esben Россель проделал отличную работу, предоставив фреймворк для STM32 и TCD1304, в котором он использует DMA для чтения. Я никогда не использовал прямой доступ к памяти, но считаю, что это многообещающий подход. К сожалению, в документации по АЦП рассматривается только режим АЦП-RTC, а информация об использовании режима АЦП-DMA отсутствует. Если DMA — это подходящий вариант, буду благодарен за любые советы о том, как начать программировать DMA на ESP32.

В последних случаях 2) и 3) мне все равно придется генерировать управляющие импульсы «дружественным к процессору» способом, вероятно, с помощью аппаратной ШИМ (?), в то время как аналоговое считывание должно запускаться на каждом четвертом тактовом импульсе.

Стоит ли использовать отдельный таймер для каждого сигнала, и если да, как обеспечить правильное смещение фаз сигналов? Кроме того, как запустить аналоговое измерение после каждого четвёртого тактового импульса?