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标题: STM32-笔记20-丈量按键按下时间 [打印本页]

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作者: 勿忘初心做自己    时间: 2025-1-4 01:42
标题: STM32-笔记20-丈量按键按下时间
1、按键按下的时间-思路

        我们先检测下降沿信号，检测到以后，在回调函数里切换成检测上升沿信号，当两个信号都检测到的时候，这段时间就是按键按下的时间，如图所示：=>N*(ARR+1)+CCRx的值
N是在这段时间内，可能会发生的N次溢出。CCRx是寄存器中的计数，ARR打满65536-1
N个重装载值+CCRx的值

 2、实验目标

• 使 用 定 时 器 2 通 道 2 来 捕 获 按 键 2 按 下 时 间 ， 并 通 过 串 口 打 印 。
  
• 计 一 个 数 的 时 间：1 u s ， P S C = 7 1 ， A R R = 6 5 5 3 5
  
• 下 降 沿 捕 获 、 输 入 通 道 2 映 射 在 TI2 上 、 不 分 频 、 不 滤 波
  

为什么要使用定时器2通道2来捕获按键2？
这个板子只有两个按键。一个是key1，一个是key2，分别对应A0和A1引脚
原理图

产品手册（17页）

在这里可以看到，KEY1是接的定时器2通道1的ETR引脚，通过下图我们可以看出来，ETR引脚是作为一个输入源的，而我们这里是想要一个通道，以是这里使用KEY2
中文参考手册（254页）

1s = 1000 000us
P S C = 7 1 
PSC+1=72
72/72MHZ
1个时间周期 = 1/1000 000 = 1us
这里使用1us来表示记一个数的时，也可以更小，A R R = 6 5 5 3 5，直接把ARR拉满

上面是对时基单位设置
下面是对通道的设置
下 降 沿 捕 获 、 输 入 通 道 2 映 射 在 TI2 上 、 不 分 频 、 不 滤 波
滤波器先不要，对边沿检测时，先对下降沿检测，然后迅速在回调函数中对上升沿进行检测。
分频器不分频
3、实现输入捕获功能

复制项目文件19，重命名为20-实现捕获功能
打开项目文件
创建文件夹ic

加载文件

编译

编译

编译
代码如下：

main.c

1. #include "sys.h"
2. #include "delay.h"
3. #include "led.h"
4. #include "uart1.h"
5. #include "ic.h"
7. int main(void)
8. {
9.     HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
10.     stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
11.     led_init();//初始化led灯
12.     uart1_init(115200);
13.     //printf("hello word!\r\n");
14.     ic_init(72-1,65536-1);
16.     while(1)
17.     {
19.     }
20. }

复制代码

ic.c

1. #include "ic.h"
2. #include "stdio.h"
4. TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};
6. //初始化输入捕获函数
7. void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
8. {
9.     TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
10.     ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
11.     ic_handle.Init.Prescaler = psc;
12.     ic_handle.Init.Period = arr;
13.     ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
14.     HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
15.    
16.     ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
17.     ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
18.     ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
19.     ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
20.     HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
21.    
22.     __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
23.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
24.    
25. }
27. //初始化MSP函数
28. void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
29. {
30.     if(htim->Instance == TIM2)
31.     {
32.         GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
33.         
34.         __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
35.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
36.         
37.         gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
38.         gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
39.         gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
40.         gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
41.         
42.         HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
43.         
44.         HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
45.         HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
46.     }
47.    
48. }
50. //中断服务函数
51. void TIM2_IRQHandler(void)
52. {
53.     HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
54. }
56. //回调函数
57. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
58. {
59.     printf("捕获一个下降沿\r\n");
60. }

复制代码

ic.h

1. #ifndef __IC_H__
2. #define __IC_H__
3. #include "sys.h"
5. void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr);
7. #endif

复制代码

 在ic.c函数中
ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不必要通过其他中间寄存器或外部电
如果
ic_config.ICSelection =TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;//设置输入捕获通道的输入信号选择为间接定时器输入模式。

   TIM Input 1 被选择连接到 IC2。
  TIM Input 2 被选择连接到 IC1。
  TIM Input 3 被选择连接到 IC4。
  TIM Input 4 被选择连接到 IC3。
  如果这里的ic_config.ICSelection设置成下面这个参数
ic_config.ICSelection =TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;
则摁KEY1才会响应按键
这是因为定时器2则连接到通道1中

在串口助手中摁KEY2会显示

4、实现一次完备的按键动作

复制项目文件20-实现捕获功能，重命名21-捕获一次完备的按键动作
在上面实现了捕获下降沿，在这里将会实现捕获上升沿，整合就会实现一次完备的按键动作。
具体流程如下：
succeed_flag：是否发生了一次完备的按键动作标志位
falling_flag：下降沿标志，当falling_flag = 0时（默认情况下），代表下降沿捕获乐成；
当falling_flag = 1时（默认情况下），代表上升沿捕获乐成；

这里用到两个函数
   TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2);//这行代码的作用是重置定时器捕获通道2的触发极性。
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2, TIM_ICPOLARITY_RISING);//这行代码的意思是：为ic_handle所指向的定时器的第二个通道设置输入捕获极性为上升沿（即输入信号从低电平变为高电平时）。
  在STM32的HAL库中，TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY函数用于重置定时器的捕获通道的触发极性。具体来说，这个函数会将指定通道的触发极性设置为默认值，通常是上升沿或下降沿。
IM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2, TIM_ICPOLARITY_RISING); 这行代码是在使用STM32 HAL库（硬件抽象层库）进行定时器（TIM）的输入捕获设置时使用的。
代码流程：定义一个布局体，用于存放标志位和统计时间，在回调函数中，当用户按下按键，最初赋值是下降沿检测，检测到下降沿触发制止，响应回调函数，在回调函数中，初始的相应完备按键的标志位为0，执行if，初始响应上升沿标志位为0，执行else，在else中，将响应上升沿标志位 置1，而且将检测下降沿重置为检测上升沿，则在下次进入回调函数时，由于检测完备按键的标志位依旧为0，进入if，检测上升沿标志位为1，进入if，执行上升沿函数代码段。
代码如下：
ic.c

1. #include "ic.h"
2. #include "stdio.h"
3. #include "string.h"
5. struct
6. {
7.     uint8_t succeed_flag;//完整的按键动作标志位
8.     uint8_t rising_flag;//上升标志位
9.     uint8_t falling_flag;//下降标志位
10.     uint16_t timeout_cnt;//时间统计
11.    
12. }capture_status={0};//全部初始化为0
14. TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};
16. //初始化输入捕获函数
17. void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
18. {
19.     TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
20.     ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
21.     ic_handle.Init.Prescaler = psc;
22.     ic_handle.Init.Period = arr;
23.     ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
24.     HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
25.    
26.     ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
27.     ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
28.     ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
29.     ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
30.     HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
31.    
32.     __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
33.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
34.    
35. }
37. //初始化MSP函数
38. void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
39. {
40.     if(htim->Instance == TIM2)
41.     {
42.         GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
43.         
44.         __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
45.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
46.         
47.         gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
48.         gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
49.         gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
50.         gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
51.         
52.         HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
53.         
54.         HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
55.         HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
56.     }
57.    
58. }
60. //中断服务函数
61. void TIM2_IRQHandler(void)
62. {
63.     HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
64. }
66. //回调函数
67. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
68. {
69.     if(htim->Instance == TIM2)
70.     {
71.         if(capture_status.succeed_flag == 0)//完整按键捕获标志位，等于0代表不完整
72.         {
73.             if(capture_status.rising_flag == 1)//上升沿按键捕获标志，等于1代表捕获到上升沿
74.             {
75.                 printf("捕获一个上升沿\r\n");
76.                 memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
77.                 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
78.                 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);//配置捕获为下升沿
79.             
80.             }
81.             else
82.             {
83.                 //未捕获到上升沿，现在是下降沿
84.                 printf("捕获一个下降沿\r\n");
85.                 memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
86.                 capture_status.rising_flag = 1;//置位1，表示接下来的边沿检测是上升沿的
87.                 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
88.                 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);//配置捕获为上升沿
89.             }
90.         }
91.     }
92. }

复制代码

打开串口助手
按下按键2，串口显示

5、丈量按键按下时间

回顾：如何丈量按键按下的时间盘算？
在按键按下的刹时，检测到下降沿时，立刻把计时器关闭，将计数器置0，再打开（重启一下），使其从头开始计数，在未检测到上升沿之前，计数器中间可能会发生频频溢出，当检测到上升沿时，关闭计数器，查询当前计数器寄存器中的值。

复制项目文件21-捕获一次完备的按键动作，重命名为22-丈量按键按下时间
   __HAL_TIM_DISABLE(&ic_handle); 这行代码是在使用STM32 HAL库时，用于禁用（或制止）一个定时器的功能
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&ic_handle, 0); 这行代码在使用STM32 HAL库时，用于设置定时器的计数器值。
    __HAL_TIM_ENABLE(&ic_handle);//用于打开计数器
    HAL_TIM_ReadCapturedValue(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2); 这行代码在使用STM32 HAL库时，用于读取定时器指定通道的捕获值。
  
代码如下：
main.c

1. #include "sys.h"
2. #include "delay.h"
3. #include "led.h"
4. #include "uart1.h"
5. #include "ic.h"
7. int main(void)
8. {
9.     HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
10.     stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
11.     led_init();//初始化led灯
12.     uart1_init(115200);
13.     //printf("hello word!\r\n");
14.     ic_init(72-1,65536-1);
16.     while(1)
17.     {
18.         pressed_time_get();
19.         delay_ms(500);
20.     }
21. }

复制代码

ic.c

1. #include "ic.h"
2. #include "stdio.h"
3. #include "string.h"
5. struct
6. {
7.     uint8_t succeed_flag;//完整的按键动作标志位
8.     uint8_t rising_flag;//上升标志位
9.     uint8_t falling_flag;//下降标志位
10.     uint16_t timeout_cnt;//时间统计
11.    
12. }capture_status={0};//全部初始化为0
13. uint16_t last_cnt = 0;
15. TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};
17. //初始化输入捕获函数
18. void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
19. {
20.     TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
21.     ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
22.     ic_handle.Init.Prescaler = psc;
23.     ic_handle.Init.Period = arr;
24.     ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
25.     HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
26.    
27.     ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
28.     ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
29.     ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
30.     ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
31.     HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
32.    
33.     __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
34.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
35.    
36. }
38. //初始化MSP函数
39. void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
40. {
41.     if(htim->Instance == TIM2)
42.     {
43.         GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
44.         
45.         __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
46.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
47.         
48.         gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
49.         gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
50.         gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
51.         gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
52.         
53.         HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
54.         
55.         HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
56.         HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
57.     }
58.    
59. }
61. //中断服务函数
62. void TIM2_IRQHandler(void)
63. {
64.     HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
65. }
67. //回调函数
68. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
69. {
70.     if(htim->Instance == TIM2)
71.     {
72.         if(capture_status.succeed_flag == 0)//完整按键捕获标志位，等于0代表不完整
73.         {
74.             if(capture_status.rising_flag == 1)//上升沿按键捕获标志，等于1代表捕获到上升沿
75.             {
76.                 printf("捕获一个上升沿\r\n");
77.                 capture_status.succeed_flag = 1;//检测到一个完整的按键动作
78.                
79.                 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
80.                 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);//配置捕获为下升沿
81.                 last_cnt = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2);//用于读取定时器指定通道的捕获值。
82.             }
83.             else
84.             {
85.                 //未捕获到上升沿，现在是下降沿
86.                 printf("捕获一个下降沿\r\n");
87.                 memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
88.                 capture_status.rising_flag = 1;//置位1，表示接下来的边沿检测是上升沿的
89.                 __HAL_TIM_DISABLE(&ic_handle); //用于禁用（或停止）一个定时器的功能
90.                 __HAL_TIM_SET_COUNTER(&ic_handle, 0);//用于设置定时器的计数器值。
91.                 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
92.                 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);//配置捕获为上升沿
93.                 __HAL_TIM_ENABLE(&ic_handle);//用于打开计数器
94.             }
95.         }
96.     }
97. }
98. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//溢出中断回调函数
99. {
100.     if(htim->Instance == TIM2)
101.     {
102.        if(capture_status.succeed_flag == 0)//在没有产生完整按键时
103.        {
104.            if(capture_status.rising_flag == 1)//边沿检测标志位等于1，代表在产生下降沿之后，上升沿之前这段时间，产生的溢出进行计数
105.            {
106.                capture_status.timeout_cnt++;
107.            }
108.        }
109.     }
110. }
111. void pressed_time_get(void)
112. {
113.     if(capture_status.succeed_flag == 1)//产生完整按键之后，执行下面代码，未产生完整按键，不执行下面代码
114.     {
115.         printf("按下时间为：%d \r\n",capture_status.timeout_cnt * 65536 + last_cnt);
116.         memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
117.     }
118. }

复制代码

ic.h

1. #ifndef __IC_H__
2. #define __IC_H__
3. #include "sys.h"
5. void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr);
6. void pressed_time_get(void);
8. #endif

复制代码

打开串口助手
按下KEY2
可盘算按键按下的时间

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