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玩转STM32CubeMX | 输入捕获

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STMCU-管管 发布时间:2020-12-2 11:21
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; {
11.png
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 j
12.png
2.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
13.png
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! y
1 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
14.png
➡️ 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
15.png
➡️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 S
6 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
  1. /* TIM5CH1_CAP_STA 各数据位说明
    - y4 m4 o( C; `# B$ v
  2. ** bit7   捕获完成标志
    7 {& o2 X2 d/ y! I; i# f
  3. ** bit6          捕获到高电平标志
    - x( ^- c3 h4 f) G  h* L
  4. ** bit5~0 捕获高电平后定时器溢出的次数*/- [' R- _* B0 {/ g  I
  5. uint8_t TIM5CH1_CAP_STA = 0;
    ' I& t5 l0 b- C3 V  g; {& l
  6. uint16_t TIM5CH1_CAP_VAL;
    # ^  V6 q7 a3 C9 |+ S
  7. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){: ?: a* w2 C, d, _
  8.   if((TIM5CH1_CAP_STA&0X80)==0){        //还未成功捕获( h7 D/ D; ^" S: B
  9.     if(TIM5CH1_CAP_STA&0X40){        //已经捕获到高电平
    * T( L& N% Y9 k0 d' ]. M& p4 u* g/ u
  10.       if((TIM5CH1_CAP_STA&0X3F)==0X3F){ //高电平时间太长了
    3 y) q& b' W+ G
  11.         TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80;//标记为完成一次捕获
    , h+ V, U1 K+ I7 V( L
  12.         TIM5CH1_CAP_VAL = 0XFFFF;//计数器值/ U) x9 i& [2 ?: e# W
  13.       }else( L# {' s  ?7 f1 s7 \' P
  14.         TIM5CH1_CAP_STA++;//溢出次数加1                        0 b/ I/ N' P. W+ }2 Z- T9 w" f2 Y
  15.     }        
    2 C# @( ]' p, w" O7 L  Z* w
  16.   }
    ( K1 j) i. M' z. y" h! U8 b2 s6 I0 A" c
  17. }
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
  1. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){& H, f, Z4 f0 j* }8 }6 ^$ s" g
  2.   if((TIM5CH1_CAP_STA & 0X80) == 0){        //还未成功捕获
    6 Z1 s) s3 N. B, d  v
  3.     if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X40){        //捕获到上升沿后条件为真
    1 `. L( S( k; J# A2 E
  4.       TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80;        //标记为完成一次高电平捕获
    / z2 {0 H" m5 D2 w
  5.       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! \
  6.       TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//清除原来的设置               
    $ e# S2 i1 ]0 L
  7.       TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);//设置上升沿捕获: ?+ m/ P* t% g6 D
  8.     }else{
    ! V0 o& ^/ c2 s
  9.       TIM5CH1_CAP_STA = 0;6 X' B3 E4 c+ I5 c9 M" w
  10.       TIM5CH1_CAP_VAL = 0;
    6 Z8 T8 {& [7 _# ]1 }+ F  w. V4 P
  11.       TIM5CH1_CAP_STA |= 0X40;//标记捕获到上升沿
    8 d0 w1 g( F( w$ r; F
  12.       __HAL_TIM_DISABLE(&htim5);//关闭定时器9 O; N* Y9 Q2 k8 a) s; y
  13.       __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5,0);//计数器值清零1 p8 {3 `& m; E, R
  14.       TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//清除原来的设置                                
    # P7 i8 {9 `9 ~6 n0 Q& m1 |
  15.       TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);//设置下降沿捕获
    ) I% T5 v; d- f. B* `
  16.       __HAL_TIM_ENABLE(&htim5);//使能定时器                5 m, f8 U% b3 W$ \
  17.     }        
    4 c4 k" e: f" H/ [4 h3 x1 B
  18.   }' y3 k. _+ `+ L0 ^1 f
  19. }        
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
  1. stm32f1xx_hal_tim.h
    % I$ D! G' \; h( G
  2. //修改前" ~# Q5 t' I6 a+ x4 M
  3. #define TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(__HANDLE__, __CHANNEL__) \
    $ B+ U# z' L& v* M. N
  4.   (((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP))) :\) `3 e( {1 \5 u0 D% P: n
  5.    ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC2P | TIM_CCER_CC2NP)) :\$ m) h6 b& X2 J( Z- y  T
  6.    ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC3P)) :\
    ! S9 V8 V2 A. z
  7.    ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC4P)))5 I8 h2 p2 j3 d5 i% s6 W
  8. //修改后7 H# L0 o# t$ K1 x; X. Y% P
  9. #define TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(__HANDLE__, __CHANNEL__) \- V1 G; o; A1 B7 h. A4 J. }; b- _
  10.   (((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP)) :\- B8 H. U' o7 q1 W3 U( ~& F" [# \; ~
  11.    ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC2P | TIM_CCER_CC2NP)) :\
    6 h$ G' |+ L% X  t% p& a
  12.    ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC3P)) :\' m) Q7 e* o/ b* h2 p$ Y
  13.    ((__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
  1. int main(void){: u6 T. @& Z& Y/ W) }; b
  2.   long long temp = 0;
    . `  D& n' n2 t1 F5 ]: }
  3.   HAL_Init();" Y+ g' E+ a2 s$ x: i8 i
  4.   SystemClock_Config();
    4 R1 Y7 N3 @0 ~3 D
  5.   MX_GPIO_Init();
    ! N1 i8 F: }. Z
  6.   MX_TIM5_Init();
    & f- b1 N! o: E$ `  U
  7.   MX_USART1_UART_Init();+ R; T, L8 K9 d% m8 P: \+ H
  8.   /* USER CODE BEGIN 2 */% Q% A5 K! v2 n! p6 N* ]8 O
  9.   //一定要开启TIM5通道1的捕获中断
    ; F6 Y1 d1 M, X6 o1 |( Z* Y( R1 S
  10.   HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1);% P2 D- C, h, ]: [8 O! V
  11.   //一定要开启TIM5的更新中断        
    ! F/ D- M, r8 U7 U9 Z9 S( \
  12.   __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim5,TIM_IT_UPDATE);        
    1 `) g, D2 I' T; M5 Y
  13.   printf("This is TIM_CAP test...\n");
    2 E, x, G  B5 t
  14.   /* USER CODE END 2 */
    1 R$ Y, l" B/ Q" ~# u3 m: p
  15.   while (1){. g- T, E/ }& ^2 E& z& b, q4 k
  16.     HAL_Delay(500);6 F* g. _/ J+ y8 r4 B
  17.     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
  18.       temp = TIM5CH1_CAP_STA & 0X3F;1 l# i2 N" b( @
  19.       temp *= 65536;                //溢出总时间
    % e+ O" x5 ~8 H1 G: w5 y- E
  20.       temp += TIM5CH1_CAP_VAL;        //总的高电平时间& i: e* @. ^+ }/ J2 c
  21.       printf("High level duration:%lld us\r\n",temp);
    / ]7 m' o% c: F$ T6 k# c0 f
  22.       TIM5CH1_CAP_STA = 0;        //准备下一次捕获
    8 j! A: v# [+ d" W* n
  23.     }
    9 r1 ?& k7 o- I2 M' |* o( k" u
  24.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);7 g8 q8 A  \1 b: g4 }
  25.   }3 X* o4 i! T/ w7 O6 u! N: ]
  26. }
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
16.png
. u" o" T4 B6 N; r7 d
收藏 评论1 发布时间:2020-12-2 11:21

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1个回答
网事悠悠 回答时间:2020-12-2 17:19:03
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