STM32處理器輸入捕獲分析
前言:
1.博文基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6芯片和標(biāo)準(zhǔn)3.5.0庫(kù);
2.如有不足之處,還請(qǐng)多多指教;
* 一 基本知識(shí) *
1. 輸入捕獲的功能:用來(lái)測(cè)量脈寬或者測(cè)量信號(hào)頻率;
2. 輸了TIM6和TIM7外,其他定時(shí)器都有輸入捕獲功能;
3. 通用定時(shí)器輸入捕獲中斷和定時(shí)器更新中斷公用同一個(gè)中斷函數(shù);
二 側(cè)脈寬工作原理
如何獲取一個(gè)脈沖的寬度(比如高電平):
1. 開(kāi)啟并設(shè)置好定時(shí)器的時(shí)鐘源 ,頻率為F;
2. 輸入需要檢測(cè)的脈沖;
3. 利用CNT計(jì)數(shù)器計(jì)算一個(gè)脈沖的上升沿和下降沿之間的脈寬
三 相關(guān)寄存器
TIMx_ARR,TIMx_PSC,TIMx_CCMRx,TIMx_CCERx,TIMx_DIER,TIMx_CRx,TIMx_CCR1,TIMx_SR,TIMx_EGR
哇~猛的一看,好多?。⑦@個(gè)寄存器分成兩撥
一撥:TIMx_ARR,TIMx_PSC,TIMx_DIER,TIMx_CRx,TIMx_SR,TIMx_EGR
兩撥:TIMx_CCMRx,TIMx_CCERx,TIMx_CCR1,TIMx_DIER,TIMx_SR,TIMx_EGR
首先腦子要明白的是:定時(shí)器輸入捕獲需要配置定時(shí)器本身和輸入捕獲功能。第一撥里的寄存器就定時(shí)器配置本身所用到的,(為什么要配置自己?比如要測(cè)量一個(gè)外來(lái)脈寬的時(shí)候,定時(shí)器本身就是一個(gè)計(jì)時(shí)器,用來(lái)記錄要測(cè)量要測(cè)量脈寬的長(zhǎng)度);第二波里的寄存器配置的是輸入捕獲功能;(第一波寄存器是學(xué)定時(shí)器最基本的了,這個(gè)必須要懂,本博文講第二個(gè))
(1)捕獲/比較模式寄存器TIMx_CCMR1(當(dāng)然還有CCMR2,兩個(gè)寄存器配置CH1~4的輸入輸出)
捕獲作為輸入,因此我們只用圖片中寄存器的后下部分;
CC1S[1:0] : (1)決定定時(shí)為輸出(比較)或輸入(捕獲)模式;(2)決定IC1信號(hào)源的選擇(后邊詳細(xì)介紹);
IC1PSC[1:0]:選擇對(duì)IC1的分頻模式(但是這個(gè)分頻和定時(shí)器TIMx_PSC寄存器的分頻并不太一樣,但功能是一樣的)
IC1F[3:0]:輸入捕獲1濾波器(詳細(xì)功能可以參考STM32手冊(cè),這里這個(gè)功能不作為細(xì)說(shuō),本博文也用不到)
(2)捕獲/比較使能寄存器TIMx_CCER1
使能寄存器中除了對(duì)輸入使能的控制之外,還有對(duì)輸入輸出極性的控制;
(此時(shí)為輸入模式下)
CCxP :設(shè)置輸入(捕獲)x的極性;置1時(shí)ICx發(fā)生上升沿時(shí)捕獲或觸發(fā),置0時(shí)發(fā)生下降沿的時(shí)候捕獲或觸發(fā);
CCxE:設(shè)置輸入(捕獲)x 的使能;置1時(shí)捕獲使能,置0時(shí)不進(jìn)行捕獲;
(3)捕獲/比較寄存器TIMx_CCRx
捕獲:當(dāng)滿足捕獲條件時(shí),將TIMx_CNT的值送入相應(yīng)的TIMx_CCRx寄存器中;
因此,在輸入模式下,此寄存器就是用來(lái)存放TIMx_CNT的值的;
(4)DMA/中斷使能寄存器 TIMx_DIER
這里多說(shuō)一句:定時(shí)器所有的中斷使能控制都在這一個(gè)寄存器中,但是他們的中斷函數(shù)只有一個(gè)(只針對(duì)通用定時(shí)器);
TDE:觸發(fā)DMA使能
CCxDE:捕獲/比較x的DMA請(qǐng)求;
UDE:更新DMA使能;
TIE:觸發(fā)中斷使能;
CCxIE:捕獲/比較中斷使能;(這四位決定輸入輸出時(shí)四個(gè)通道的中斷)
UIE:更新中斷使能;(就定時(shí)器CNT溢出啊什么的時(shí)候中斷使能)
(5)狀態(tài)寄存器TIMx_SR
TIF:產(chǎn)生了觸發(fā)中斷;
CCxOF:捕獲x重復(fù)標(biāo)志;由硬件置1,軟件清0;這個(gè)重復(fù)的意思是當(dāng)CCXIF已經(jīng)被置1的情況下,再次發(fā)生捕獲事件;
CCxIF:捕獲x中斷標(biāo)記; 當(dāng)CNT的值拷貝到CCRx完成后由硬件置1,軟件清0;
UF:更新中斷產(chǎn)生;
(6)事件發(fā)生寄存器TIMx_EGR
這個(gè)時(shí)間產(chǎn)生寄存器并不是說(shuō),當(dāng)有事件產(chǎn)生了就去設(shè)置相應(yīng)的位,這是狀態(tài)寄存器的活,此寄存器的活是軟件置位,使其相應(yīng)的功能完成一個(gè)相應(yīng)的操作;比如最低位的UG(更新事件),當(dāng)執(zhí)行UG = 1操作時(shí),將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更新事件,如果開(kāi)啟了更新中斷,將會(huì)進(jìn)入中斷函數(shù);其它位功能也是類(lèi)似;
TG:產(chǎn)生觸發(fā)事件;由軟件置1,硬件清0;
CCxG:捕獲/比較x事件;該位由軟件置1,由硬件清0;功能如下圖:
值得一提的是,當(dāng)CCxIF和CCxOF位確實(shí)有一種很特別的關(guān)系;
四 寄存器的位配置與結(jié)合電路圖分析
這張圖是定時(shí)器總體電路框圖比較復(fù)雜,但是本博文的重點(diǎn)是用幾個(gè)紅箭頭所表示的輸入信號(hào)的信號(hào)鏈(圖中CH1為例),這個(gè)圖只需要看個(gè)大概,下面這個(gè)圖輸入電路的分解圖:
圖片均來(lái)自于STM32使用手冊(cè),兩張圖片中,梯形是需要寄存器配置的地方,而且每個(gè)需要配置的地方都有寄存器位的標(biāo)注,表示在相應(yīng)的寄存器位中均可以找到配置方式;
而且從圖片中可以看出來(lái):關(guān)于定時(shí)器輸入功能的配置,配置TIMx_CCERx和TIMx_CCMRx就好了;
五 編程步驟
步驟例程來(lái)自原子教程的庫(kù)函數(shù)開(kāi)發(fā)模式;假設(shè)用TIM5_CH1來(lái)完成輸入捕獲實(shí)驗(yàn);TIM5_CH1默認(rèn)輸入捕獲IO口為PA0;如果想用其他端口輸入
(1)開(kāi)啟時(shí)鐘;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE); //使能定時(shí)器時(shí)鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能定時(shí)器輸出通道所對(duì)應(yīng)的IO口;
(2)配置定時(shí)器自身TIM5
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimebaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//設(shè)置TIMx_CR1的CKD[2:0]位,將定時(shí)器的時(shí)鐘源分頻提供給輸入捕獲數(shù)字濾波器,此位為不分頻;TIM_TimebaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//設(shè)置TIMx_CR1的CMS[1:0]位,設(shè)置定時(shí)器的計(jì)數(shù)模式:向上計(jì)數(shù);TIM_TimebaseInitStructure.TIM_Period=arr;//設(shè)置TIMx_ARRTIM_TimebaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;//設(shè)置TIMx_PSCTIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimebaseInitStructure);12345
(3)定時(shí)器輸出配置
結(jié)合著圖理解效果會(huì)更好;
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//設(shè)置TIMx_CCER的CCxE位,開(kāi)啟要輸入的通道(CHx);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0000;//設(shè)置TIMx_CCMRx的[3:0]配置輸入濾波器,配置為0x0000則不進(jìn)行濾波TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//設(shè)置CCERx_CCxP捕獲上升沿TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//設(shè)置TIMx_CCMRx的ICxPSC[1:0],設(shè)置ICx上的分頻為不分頻;TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//設(shè)置TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位,設(shè)置ICx的輸入源;所謂“Direct”也即是直接的意思,即ICx映射到TIx上;TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);123456
(4)相應(yīng)的中斷配置(通用定時(shí)器內(nèi)部所有觸發(fā)的中斷只有一個(gè)對(duì)應(yīng)的中斷函數(shù))
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);123456
開(kāi)啟相應(yīng)的中斷:
TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_CC1 " TIM_IT_Update , ENABLE);
(5)開(kāi)啟定時(shí)器x
TIM_Cmd(TIM5 , ENABLE);
對(duì)原子提供的一個(gè)側(cè)脈寬程序理解
圖片中為一個(gè)輸入脈沖:我們要測(cè)量高電平的脈沖時(shí)間,很好理解的是,高電平在一個(gè)上升沿和下降沿的中間,所以總體解題思路應(yīng)該是從計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)開(kāi)始,到這個(gè)脈沖的下降沿時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間減去上升沿時(shí)的時(shí)間;
圖片中的內(nèi)容為配置好定時(shí)器和輸入捕獲后,在中斷函數(shù)內(nèi)完成的程序;程序的步驟可以根據(jù)圖中標(biāo)號(hào):
① 此時(shí)設(shè)置好上升沿為觸發(fā)中斷,以及其他定時(shí)器配置;
② 此時(shí)產(chǎn)生了上升沿,進(jìn)行捕獲操作,CNT內(nèi)的值捕獲到CCR內(nèi),此時(shí)使CNT=0,CNT繼續(xù)開(kāi)始計(jì)數(shù);當(dāng)完成捕獲,并且修改捕捉極性為下降沿捕獲,當(dāng)下降沿來(lái)到時(shí),將會(huì)再次觸發(fā)此中斷函數(shù);
③ 此時(shí)產(chǎn)生了下降沿,觸發(fā)了中斷函數(shù);
④ 清0 TIMx_SR寄存器中CCxOF和CCxIF位。
⑤ 將測(cè)量的脈沖寬度結(jié)果取出來(lái),然后處理(液晶屏顯示),并且再次修改輸入捕獲極性為上升沿捕獲;