25/1/16 嵌入式条记 STM32F108

徐锦洪  金牌会员 | 2025-1-17 11:42:44 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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输入捕获

  1. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  2. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
  3. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
  4. TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  5. TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
  6. TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);
复制代码

  • 频率盘算：

    • 通过两次捕获的计数器值之差，联合定时器的时钟频率，可以盘算出信号的频率或周期。

输入捕获的配置步骤

使能定时器时钟
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟
复制代码
配置定时器基本参数
  1. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  2. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
  3. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
  4. TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  5. TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
  6. TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);
复制代码
配置输入捕获模式
  1. TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
  2. TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
  3. TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
  4. TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
  5. TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
  6. TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
  7. TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);
复制代码
使能捕获停止
  1. TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断
  2. NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断
复制代码
使能定时器
  1. TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2
复制代码
完整代码
  1. #include "stm32f10x.h"
  3. volatile uint16_t CaptureValue1 = 0;  // 第一次捕获值
  4. volatile uint16_t CaptureValue2 = 0;  // 第二次捕获值
  5. volatile uint16_t Period = 0;  // 信号周期
  6. volatile uint32_t Frequency = 0;  // 信号频率
  8. void TIM2_IC_Init(void) {
  9.     // 使能TIM2时钟
  10.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
  12.     // 配置定时器基本参数
  13.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  14.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
  15.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
  16.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  17.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
  18.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);
  20.     // 配置输入捕获模式
  21.     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
  22.     TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
  23.     TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
  24.     TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
  25.     TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
  26.     TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
  27.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);
  29.     // 使能捕获中断
  30.     TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断
  31.     NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断
  33.     // 使能定时器
  34.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
  35. }
  37. void TIM2_IRQHandler(void) {
  38.     if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) {
  39.         if (CaptureValue1 == 0) {
  40.             // 第一次捕获
  41.             CaptureValue1 = TIM_GetCapture1(TIM2);
  42.         } else {
  43.             // 第二次捕获
  44.             CaptureValue2 = TIM_GetCapture1(TIM2);
  46.             // 计算周期
  47.             if (CaptureValue2 > CaptureValue1) {
  48.                 Period = CaptureValue2 - CaptureValue1;
  49.             } else {
  50.                 Period = (0xFFFF - CaptureValue1) + CaptureValue2;
  51.             }
  53.             // 计算频率
  54.             Frequency = 1000000 / Period;  // 假设定时器时钟为1MHz
  56.             // 重置捕获值
  57.             CaptureValue1 = 0;
  58.             CaptureValue2 = 0;
  59.         }
  61.         // 清除中断标志
  62.         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1);
  63.     }
  64. }
  66. int main(void) {
  67.     // 初始化输入捕获
  68.     TIM2_IC_Init();
  70.     while (1) {
  71.         // 主循环
  72.     }
  73. }
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编码器接口

   1. 编码器接口的基本原理

  

  • 编码器信号：

    • 旋转编码器通常输出两路正交信号（A相和B相），用于表现旋转方向和速度。

  • 计数器：

    • 编码器接口通过捕获A相和B相的边沿信号，驱动定时器的计数器（CNT）递增或递减。

  • 速度盘算：

    • 通过读取计数器的值，可以盘算出编码器的旋转速度。

  速度盘算



  • 编码器分辨率：假设编码器的分辨率为1000脉冲/转。
  • 速度盘算：

    • 速度 = 编码器计数器值 / 编码器分辨率。

编码器接口的配置步骤
使能定时器时钟


  • STM32的外设（如定时器）默认是关闭时钟的，以节省功耗。
  • 使用外设前，必须使能其时钟，否则外设无法工作。
  • 这里使能了TIM2的时钟，由于我们将使用TIM2的编码器接口功能。
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟
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配置定时器基本参数
   

  • 自动重装载值（TIM_Period）：

    • 设置定时器计数器的最大值。这里设置为 0xFFFF（16位定时器的最大值），表现计数器从0计数到65535后溢出。
    • 编码器模式下，计数器会根据编码器的脉冲信号递增或递减，因此须要足够大的计数范围。

  • 预分频器（TIM_Prescaler）：

    • 用于分频定时器的时钟频率。这里设置为0，表现不分频，定时器直接使用输入时钟频率。
    • 假如编码器脉冲频率较高，可以适当增长预分频值以降低计数器频率。

  • 时钟分频（TIM_ClockDivision）：

    • 用于分频定时器的输入时钟。这里设置为0，表现不进行额外的时钟分频。

  • 计数模式（TIM_CounterMode）：

    • 设置计数器的计数模式。编码器模式下，计数模式通常设置为向上计数（TIM_CounterMode_Up），但实际计数方向由编码器信号决定。

  1. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  2. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
  3. TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频
  4. TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  5. TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
  6. TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);
复制代码
配置编码器接口模式

   

  • 编码器模式（TIM_EncoderMode_TI12）：

    • 设置定时器为编码器模式，使用TIM2的通道1和通道2（TI1和TI2）作为编码器的输入信号。
    • 编码器模式会根据A相和B相信号的边沿变化来驱动计数器递增或递减。

  • 输入捕获极性（TIM_ICPolarity_Rising）：

    • 设置编码器信号的捕获边沿。这里设置为上升沿触发，表现在A相和B相信号的上升沿时捕获计数器值。

  1. TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
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配置输入捕获通道

   

  • 通道选择（TIM_Channel）：

    • 选择定时器的通道1和通道2作为编码器的输入信号。

  • 捕获极性（TIM_ICPolarity）：

    • 设置捕获信号的边沿。这里设置为上升沿触发。

  • 输入选择（TIM_ICSelection）：

    • 设置输入信号的泉源。这里设置为直接输入（TIM_ICSelection_DirectTI），表现直接使用TIM2的通道1和通道2作为输入。

  • 输入分频（TIM_ICPrescaler）：

    • 设置输入信号的分频。这里设置为不分频（TIM_ICPSC_DIV1），表现每个边沿都触发捕获。

  • 输入滤波（TIM_ICFilter）：

    • 设置输入信号的滤波。这里设置为无滤波（0x0），表现不对输入信号进行滤波。

  1. TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
  2. TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
  3. TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
  4. TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
  5. TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
  6. TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
  7. TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);
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 使能定时器

   

  • 使能定时器后，定时器开始工作，计数器会根据编码器信号的变化递增或递减。
  • 假如不使能定时器，编码器接口将无法工作。
  1. TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2
复制代码
完整代码

  1. #include "stm32f10x.h"
  3. volatile int16_t EncoderCount = 0;  // 编码器计数器值
  5. void TIM2_Encoder_Init(void) {
  6.     // 使能TIM2时钟
  7.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
  9.     // 配置定时器基本参数
  10.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  11.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
  12.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频
  13.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  14.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
  15.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);
  17.     // 配置编码器接口模式
  18.     TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
  20.     // 配置输入捕获通道
  21.     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
  22.     TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
  23.     TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
  24.     TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
  25.     TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
  26.     TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
  27.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);
  29.     TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2
  30.     TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);
  32.     // 使能定时器
  33.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
  34. }
  36. int main(void) {
  37.     // 初始化编码器接口
  38.     TIM2_Encoder_Init();
  40.     while (1) {
  41.         // 读取编码器计数器值
  42.         EncoderCount = TIM_GetCounter(TIM2);
  44.         // 主循环
  45.     }
  46. }
复制代码
模数转换器

   


  ADC基本结构

  ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）用于将模仿信号转换为数字信号。STM32的ADC模块通常包括以下主要部分：
  1.1 模仿看门狗（Analog Watchdog）

  

  • 作用：监控ADC转换结果，当转换结果超出设定的阈值范围时，触发停止或变乱。
  • 应用场景：用于检测模仿信号是否在正常范围内。
  1.2 停止输出控制

  

  • 作用：在ADC转换完成、模仿看门狗触发等变乱发生时，产生停止信号。
  • 应用场景：用于关照CPU处理ADC转换结果。
  1.3 CPU

  

  • 作用：处理ADC转换结果，执行相应的逻辑。
  1.4 ADC转换器

  

  • 作用：将模仿信号转换为数字信号。
  • 分辨率：STM32的ADC通常支持12位分辨率，即转换结果为0到4095。
  1.5 AD数据寄存器

  

  • 作用：存储ADC转换结果。
  • 规则组结果：存储规则组通道的转换结果。
  • 注入组结果：存储注入组通道的转换结果。
  1.6 规则组（Regular Group）

  

  • 作用：用于通例的ADC转换，支持多个通道按次序转换。
  • 特点：规则组转换结果存储在单个寄存器中。
  1.7 注入组（Injected Group）

  

  • 作用：用于高优先级的ADC转换，支持多个通道按次序转换。
  • 特点：注入组转换结果存储在多个寄存器中，优先级高于规则组。
  1.8 温度传感器

  

  • 作用：内置温度传感器，用于测量芯片温度。
  • 特点：通常连接到ADC的某个通道。
  1.9 VREFINT

  

  • 作用：内部参考电压，用于校准ADC转换结果。
  • 特点：通常连接到ADC的某个通道。
  1.10 START

  

  • 作用：启动ADC转换。
  • 触发方式：可以通过软件或外部变乱触发。
  1.11 CLOCK

  

  • 作用：提供ADC转换的时钟信号。
  • 泉源：通常由RCC（Reset and Clock Control）模块提供。
  1.12 触发控制

  

  • 作用：控制ADC转换的触发方式。
  • 触发源：可以是定时器、外部信号等。
  1.13 RCC

  

  • 作用：提供ADC模块的时钟信号。
  • 配置：通过RCC配置ADC的时钟频率。
  1.14 开关控制

  

  • 作用：控制ADC模块的开启和关闭。
  • 应用场景：用于节省功耗。
  

  1. #include "stm32f10x.h"  // 包含STM32F10x系列的头文件
  3. void ADC_Init(void) {
  4.     // 1. 使能GPIOA和ADC1的时钟
  5.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  7.     // 2. 配置GPIOA的引脚0为模拟输入模式
  8.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  9.     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // 选择引脚0
  10.     GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;  // 模拟输入模式
  11.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  13.     // 3. 配置ADC1
  14.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
  15.     ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // 独立模式
  16.     ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 单通道模式
  17.     ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换模式
  18.     ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 软件触发
  19.     ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据右对齐
  20.     ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 1个通道
  21.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
  23.     // 4. 配置ADC1的通道0（PA0）
  24.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  26.     // 5. 使能ADC1
  27.     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
  29.     // 6. 校准ADC1
  30.     ADC_ResetCalibration(ADC1);  // 重置校准寄存器
  31.     while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待重置完成
  32.     ADC_StartCalibration(ADC1);  // 开始校准
  33.     while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待校准完成
  34. }
  36. uint16_t ADC_Read(void) {
  37.     // 1. 启动ADC转换
  38.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
  40.     // 2. 等待转换完成
  41.     while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
  43.     // 3. 读取转换结果
  44.     return ADC_GetConversionValue(ADC1);
  45. }
  47. int main(void) {
  48.     // 初始化ADC
  49.     ADC_Init();
  51.     while (1) {
  52.         // 读取ADC值
  53.         uint16_t adcValue = ADC_Read();
  55.         // 处理ADC值（例如：打印到串口或控制LED）
  56.         // ...
  57.     }
  58. }
复制代码
直接存储器DMA

通讯接口

USART协议




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