玩转STM32CubeMX | 输入捕获 1.输入捕获简介" i/ a2 u' i0 [, h ~. Q
1 V1 D" F( R5 @! e- e
; {$ g& S" M6 S/ h q- x* Q- h2 U输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率,下图以测量脉宽为例来说明输入捕获的原理
; x5 ?+ c/ O! Q* K; {假定定时器工作在向上计数模式,图中t1-t2的时间就是我们需要测量的低电平时间。测量方法为:首先设置定时器通道x为下降沿捕获,在t1时刻就会捕获到当前的CNT值,然后立即清零CNT,并设置通道x为上升沿捕获,到t2时刻又会发送捕获事件,得到此时的CNT值(记为CCRx2)。在t1-t2之间可能产生N次定时器溢出,因此需要对定时器溢出做处理,防止低电平太长导致数据不准确。
X' t1 f- Y" G2 R/ @7 H$ L8 vt1-t2之间计数的次数为:N * ARR + CCRx2,再乘以CNT计数周期即可得到低电平持续时间
: }) J' c5 g1 F' a- |8 j2.硬件设计4 m! g' v, ?# d! \* H1 [
! V, K/ u$ U$ n) U/ D
5 S" @) u2 ?. d0 E5 N本实验通过TIM5的通道1输入捕获功能捕获KEY_UP按键的高电平持续时间,并通过printf函数打印捕获到的高电平时间,用D1指示灯提示系统正常运行
( e" u! G/ d: A3 N" S4 T
& f' P9 }- }" ~7 d$ c6 k
$ F8 V3 N9 v+ g8 L指示灯D1
4 d) N- n4 r t; N& Z" f6 w定时器TIM5
1 Q( u* E2 ?' S* Z }USART1串口
9 d0 O% @ b9 g& \2 xK_UP按键; }+ H& d8 x& o: g- Q
3.软件设计: W9 }0 O( L* F: Q: q' g; r9 c
8 I& M3 S3 d+ t$ s+ m( w
# | C: |7 P) X* k) q6 G1 i
3.1 STM32CubeMX设置5 q5 C9 E7 ^# S/ P Q! L! Q
) I# I) p# E9 c! t6 p! y1 A+ J( s" C2 Z& o& F1 g
➡️ RCC设置外接HSE,时钟设置为72M* s1 J9 t5 F S% y9 @ N
9 w6 a, c X0 V" J, b( ^2 w4 [5 l4 w0 [
➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平" ?* o, M6 U) v; H9 r+ H
% t7 [9 P, l; t
S- Q) x: e2 v* ]- [➡️ USART1选择为异步通讯方式,波特率设置为115200Bits/s,传输数据长度为8Bit,无奇偶校验,1位停止位
% V1 L" [% Y' z5 q- O" ]# T7 e2 V- k+ b! F2 w& o9 W
7 x8 @7 ?% F. O2 x3 e2 z
➡️ 选择TIM5,设置定时器时钟源为内部时钟源、设置通道1为输入捕获模式(PA0自动被选中),NVIC设置中激活定时器中断,在GPIO设置里将PA0下拉保证没有信号输入的时候电平稳定
, |$ f- i& t. N7 L5 _7 w➡️ 预分频系数设置为72-1,向上计数,自动重装载值设为0xFFFF,则计时器时钟频率为1MHz,计时器周期为1us,定时器溢出周期为 65535 * 1 = 65535us
8 |3 ~' [ G1 A) Y$ j" c➡️输入工程名,选择路径(不要有中文),选择MDK-ARM V5;勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ;点击GENERATE CODE,生成工程代码
& |' y6 X1 [7 L, U/ ~
# d, K5 C$ t7 Q) s
3 F- l0 g8 k% j3.2 MDK-ARM软件编程 F* n4 X2 q) D' X1 k
6 D. J8 f- H: j) A, w8 b5 E6 S6 c! z! l8 L) O+ j& S: c4 o
➡️ 在tim.c文件中编写定时器更新中断处理回调函数
. O# m; }& z2 j* w- /* TIM5CH1_CAP_STA 各数据位说明
- y4 m4 o( C; `# B$ v - ** bit7 捕获完成标志
7 {& o2 X2 d/ y! I; i# f - ** bit6 捕获到高电平标志
- x( ^- c3 h4 f) G h* L - ** bit5~0 捕获高电平后定时器溢出的次数*/- [' R- _* B0 {/ g I
- uint8_t TIM5CH1_CAP_STA = 0;
' I& t5 l0 b- C3 V g; {& l - uint16_t TIM5CH1_CAP_VAL;
# ^ V6 q7 a3 C9 |+ S - void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){: ?: a* w2 C, d, _
- if((TIM5CH1_CAP_STA&0X80)==0){ //还未成功捕获( h7 D/ D; ^" S: B
- if(TIM5CH1_CAP_STA&0X40){ //已经捕获到高电平
* T( L& N% Y9 k0 d' ]. M& p4 u* g/ u - if((TIM5CH1_CAP_STA&0X3F)==0X3F){ //高电平时间太长了
3 y) q& b' W+ G - TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80;//标记为完成一次捕获
, h+ V, U1 K+ I7 V( L - TIM5CH1_CAP_VAL = 0XFFFF;//计数器值/ U) x9 i& [2 ?: e# W
- }else( L# {' s ?7 f1 s7 \' P
- TIM5CH1_CAP_STA++;//溢出次数加1 0 b/ I/ N' P. W+ }2 Z- T9 w" f2 Y
- }
2 C# @( ]' p, w" O7 L Z* w - }
( K1 j) i. M' z. y" h! U8 b2 s6 I0 A" c - }
复制代码 ➡️ 在tim.c文件中编写输入捕获中断处理回调函数
* _" X8 q* s8 J7 F' b- void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){& H, f, Z4 f0 j* }8 }6 ^$ s" g
- if((TIM5CH1_CAP_STA & 0X80) == 0){ //还未成功捕获
6 Z1 s) s3 N. B, d v - if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X40){ //捕获到上升沿后条件为真
1 `. L( S( k; J# A2 E - TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80; //标记为完成一次高电平捕获
/ z2 {0 H" m5 D2 w - TIM5CH1_CAP_VAL = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//获取当前的计数器值
5 Y. z1 _' {% V6 f# [8 b/ F! \ - TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//清除原来的设置
$ e# S2 i1 ]0 L - TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);//设置上升沿捕获: ?+ m/ P* t% g6 D
- }else{
! V0 o& ^/ c2 s - TIM5CH1_CAP_STA = 0;6 X' B3 E4 c+ I5 c9 M" w
- TIM5CH1_CAP_VAL = 0;
6 Z8 T8 {& [7 _# ]1 }+ F w. V4 P - TIM5CH1_CAP_STA |= 0X40;//标记捕获到上升沿
8 d0 w1 g( F( w$ r; F - __HAL_TIM_DISABLE(&htim5);//关闭定时器9 O; N* Y9 Q2 k8 a) s; y
- __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5,0);//计数器值清零1 p8 {3 `& m; E, R
- TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//清除原来的设置
# P7 i8 {9 `9 ~6 n0 Q& m1 | - TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);//设置下降沿捕获
) I% T5 v; d- f. B* ` - __HAL_TIM_ENABLE(&htim5);//使能定时器 5 m, f8 U% b3 W$ \
- }
4 c4 k" e: f" H/ [4 h3 x1 B - }' y3 k. _+ `+ L0 ^1 f
- }
复制代码 此处的TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY() 函数有一处HAL库函数错误,会导致编译该函数报错,解决办法是找到该函数在 stm32f1xx_hal_tim.h 文件中的定义,删除多余的一个反括号 ‘)’
9 t/ U, k* s* E2 f- stm32f1xx_hal_tim.h
% I$ D! G' \; h( G - //修改前" ~# Q5 t' I6 a+ x4 M
- #define TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(__HANDLE__, __CHANNEL__) \
$ B+ U# z' L& v* M. N - (((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP))) :\) `3 e( {1 \5 u0 D% P: n
- ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC2P | TIM_CCER_CC2NP)) :\$ m) h6 b& X2 J( Z- y T
- ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC3P)) :\
! S9 V8 V2 A. z - ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC4P)))5 I8 h2 p2 j3 d5 i% s6 W
- //修改后7 H# L0 o# t$ K1 x; X. Y% P
- #define TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(__HANDLE__, __CHANNEL__) \- V1 G; o; A1 B7 h. A4 J. }; b- _
- (((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP)) :\- B8 H. U' o7 q1 W3 U( ~& F" [# \; ~
- ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC2P | TIM_CCER_CC2NP)) :\
6 h$ G' |+ L% X t% p& a - ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC3P)) :\' m) Q7 e* o/ b* h2 p$ Y
- ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC4P)))
复制代码 ➡️ 在main.c文件中编写高电平持续时间处理代码$ |+ e! ?( v) ?" c- E
- int main(void){: u6 T. @& Z& Y/ W) }; b
- long long temp = 0;
. ` D& n' n2 t1 F5 ]: } - HAL_Init();" Y+ g' E+ a2 s$ x: i8 i
- SystemClock_Config();
4 R1 Y7 N3 @0 ~3 D - MX_GPIO_Init();
! N1 i8 F: }. Z - MX_TIM5_Init();
& f- b1 N! o: E$ ` U - MX_USART1_UART_Init();+ R; T, L8 K9 d% m8 P: \+ H
- /* USER CODE BEGIN 2 */% Q% A5 K! v2 n! p6 N* ]8 O
- //一定要开启TIM5通道1的捕获中断
; F6 Y1 d1 M, X6 o1 |( Z* Y( R1 S - HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1);% P2 D- C, h, ]: [8 O! V
- //一定要开启TIM5的更新中断
! F/ D- M, r8 U7 U9 Z9 S( \ - __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim5,TIM_IT_UPDATE);
1 `) g, D2 I' T; M5 Y - printf("This is TIM_CAP test...\n");
2 E, x, G B5 t - /* USER CODE END 2 */
1 R$ Y, l" B/ Q" ~# u3 m: p - while (1){. g- T, E/ }& ^2 E& z& b, q4 k
- HAL_Delay(500);6 F* g. _/ J+ y8 r4 B
- if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X80){ //完成一次高电平捕获
3 b0 M5 M# Q. v+ M1 X+ J' \' e# N - temp = TIM5CH1_CAP_STA & 0X3F;1 l# i2 N" b( @
- temp *= 65536; //溢出总时间
% e+ O" x5 ~8 H1 G: w5 y- E - temp += TIM5CH1_CAP_VAL; //总的高电平时间& i: e* @. ^+ }/ J2 c
- printf("High level duration:%lld us\r\n",temp);
/ ]7 m' o% c: F$ T6 k# c0 f - TIM5CH1_CAP_STA = 0; //准备下一次捕获
8 j! A: v# [+ d" W* n - }
9 r1 ?& k7 o- I2 M' |* o( k" u - HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);7 g8 q8 A \1 b: g4 }
- }3 X* o4 i! T/ w7 O6 u! N: ]
- }
复制代码 4.下载验证. g+ o3 t( Z/ i0 ?! q& m \
3 j4 n8 C+ Q& L( h4 U
7 `" _' Z5 h- P& Q& \编译无误后下载到开发板,可以看到D1指示灯每500ms闪烁一次,按下KEY_UP后,串口会打印出相应的高电平持续时间" A* H5 o; {& d- n$ s" T- i: M
. u" o" T4 B6 N; r7 d
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