• STM32-通用定时器

    目录

    通用定时器

    功能框图

    输入捕获

    测量频率        

    测量脉宽

    PWM输入模式

    输出比较

    PWM边沿对齐模式

    PWM中心对齐模式

    初始化结构体

    TIM_TimeBaseInitTypeDef：时基结构体

    TIM_OC_InitTypeDef：输出比较结构体

    TIM_IC_InitTypeDef：输入捕获结构体

    通用定时器实验1：输入捕获脉冲宽度

    常规配置

    TIM5配置

    测试环节

    实验现象

    通用定时器实验2：输出比较PWM呼吸灯

    TIM5配置

    测试环节

    实验现象

    通用定时器实验3：输入捕获电容按键

    常规配置

    TIM5配置

    测试环节

    实验现象

    通用定时器

    通用定时器由一个可编程预分频器驱动的16位自动重新加载计数器组成。应用：测量输入的脉冲长度信号（输入捕获）、产生输出波形（输出比较和PWM）。

    脉冲长度和波形周期可以从几微秒调制到几毫秒，使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器。

    输入捕获应用场景：脉冲跳变沿时间测量 和 PWM输入测量。

    输出比较应用场景：PWM8种模式（常用PWM边沿对齐模式、PWM中心对齐模式）

    功能框图

    16位向上、向下、向上/向下自动重装载计数器。

    16位可编程预分频器，1~65536。

    多达4个独立通道，用于：

            输入捕获

            输出比较

            PWM产生（边沿对齐模式和中心对齐模式）

            单脉冲模式输出

    同步电路控制定时器和外部信号，并互连多个定时器。

    中断/DMA生成以下事件：

            更新：计数器溢出/下溢，计数器初始化（由软件或内部/外部触发）

            触发事件（计数器启动、停止、初始化或由内部/外部触发计数）

            输入捕获

            输出比较

    支持增量（正交）编码器和霍尔传感器电路的定位目的。

    触发输入外部时钟或逐周期电流管理。

    时基单元包括：

    计数器寄存器（TIMx_CNT）

    预分频寄存器（TIMx_PSC）

    自动重装载寄存器（TIMx_ARR）

    计数模式：

    向上计数

    向下计数

    中心对齐：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件。然后继续从0开始重新计数，以此循环。

    TIx为输入通道，需要被测量的信号从定时器的外部引脚TIMx_CH1/2/3/4进入。

    当输入的信号存在高频干扰时，需要对输入信号进行滤波，根据采样定律（采样频率必须大于或等于两倍的输入信号），比如输入信号为1M，存在高频信号干扰时就要进行滤波，可以设置采样频率为2M，这样可以在保证采样到有效信号的基础上把高于2M的高频干扰信号过滤掉。

    输入滤波器的配置由TIMx_CR1:CKD[1：0]和TIMx_CCMR1/2：ICxF[3：0]控制。根据ICxF位的描述，采样频率Fsample可以由Fck_int（内部时钟）和Fdts（Fck_int经过分频后的频率，分频因子由CKD[1：0]决定，1/2/4分频）分频后的时钟提供。

    边沿检测器用来设置信号在捕获时什么边沿有效（上升沿、下降沿、双边沿），具体由TIMx_CCER：CCxP、CCxNP决定。

    捕获通道：IC1/2/3/4。每个捕获通道都有对应的捕获寄存器CCR1/2/3/4，当发生捕获时，计数器CNT的值就会被锁存到捕获寄存器中。

    输入通道TIx是用来输入信号的，捕获通道ICx是用来捕获输入信号的通道。一个输入通道的信号可以同时输入给两个捕获通道。比如TI1的信号经过滤波和边沿检测器后TI1FP1和TI1FP2可以进入到捕获通道IC1和IC2。输入通道和捕获通道的映射关系具体由TIMx_CCMR：CCxS[1：0]配置。

    ICx的输出信号会经过预分频器，用于决定发生多少个事件时进行一次捕获。具体由TIMx_CCMR：ICxPSC配置。如果希望捕获信号的每一个边沿，则不分频。

    经过预分频器的信号ICxPS是最终被捕获的信号，当发生捕获时（第一次），计数器CNT的值会被锁存到捕获寄存器TIMx_CCR中，还会产生CCxI中断，相应的中断位CCxIF（在SR寄存器中）会被置位，通过软件或读取CCR的值可以将CCxIF清0。如果发生第二次捕获（即重复捕获，CCR寄存器中已捕获到计数器值且CCxIF标志已置1），则捕获溢出标志位CCxOF（在SR寄存器中）会被置位，CCx_OF只能通过软件清零。

    输入捕获

    测量频率        

    当捕获通道TIx上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器CNT的值会被锁存到捕获寄存器TIM_CCRx中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器的值读取到value1中。

    当出现第二次上升沿时，发生第二次捕获，计数器CNT的值会再次被锁存到捕获寄存器TIM_CCRx中，并再次进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获，并把捕获寄存器的值读取到value2中，清除捕获记录标志。利用value2-value1的差值就可以算出信号的周期（频率）。

    测量脉宽

    当捕获通道TIx上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器CNT的值会被锁存到捕获寄存器TIM_CCRx中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器的值读取到value1中。然后把捕获边沿改变为下降沿捕获，目的是捕获后面的下降沿。

    当下降沿到来时，发生第二次捕获，计数器CNT的值会再次被锁存到捕获寄存器TIM_CCRx中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获，并把捕获寄存器的值读取到value2中，清除捕获记录标志。然后把捕获边沿设置为上升沿捕获。

    在测量脉宽过程中需要来回切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发生溢出，溢出时会产生更新中断，我们可以在中断里对溢出进行记录处理。

    PWM输入模式

    测量脉宽和频率还有一个更简便的方法：PWM输入模式，该模式是输入捕获的特例，只能使用通道1和2，通道3和4不能使用。测量脉宽和频率的方法只使用一个捕获寄存器，PWM输入模式需要占用两个捕获寄存器。

    当使用PWM输入模式时，因为一个输入通道（TIx）会占用两个捕获通道（ICx），所以一个定时器在使用PWM输入模式时最多只能使用两个输入通道（TIx）。

    以输入通道TI1工作在PWM输入模式为例：

    PWM信号由输入通道TI1进入，因为是PWM输入模式，所以信号被分为两路（TI1FP1、TI1FP2）。其中一路是周期，另一路是占空比，具体哪一路信号对应周期还是占空比，得从程序上设置哪一路信号作为触发输入（作为触发输入的那一路信号对应的是周期，另一路信号对应的是占空比）。作为触发输入的那一路信号还需要设置极性（上升沿捕获还是下降沿捕获），一旦设置好触发输入的极性，另外一路硬件就会自动配置为相反的极性捕获，无需软件配置。

    概况：选定输入通道，确定触发信号，然后设置触发性的极性（因为是PWM输入模式，所以另一路由硬件配置，无需软件配置）。

    当使用PWM输入模式时必须将从模式控制器配置为复位模式（配置寄存器TIMx_SMCR：SMS[2:0]实现），即当我们启动触发信号开始进行捕获时，同时把计数器CNT复位清零。

    上图为例，PWM信号由输入通道TI1进入，配置TI1FP1为触发信号，上升沿捕获。

    当上升沿到来时IC1和IC2同时捕获，计数器CNT清零；

    到了下降沿时IC2捕获，计数器CNT的值被锁存在捕获寄存器TIMx_CCR2中；

    到了下一个上升沿到来时IC1捕获，计数器CNT的值被锁存在捕获寄存器TIMx_CCR1中。

    其中TIMx_CCR2 + 1测量的是脉宽，TIMx_CCR1 + 1测量的是周期。（注意：TIMx_CCR1和TIMx_CCR2都必须加1，因为计数器是从0开始计数的）

    从软件上看，PWM输入模式测量脉宽和周期更容易，缺点是需要占用两个捕获寄存器。

    输出比较

    输出比较模式共8种，具体由TIMx_CCMR1/2：OCxM[2：0]配置。

    PWM输出就是对外输出脉宽（即占空比）可调的方波信号，信号频率由自动重装载寄存器ARR的值决定，占空比由比较寄存器CCR的值决定。

    PWM模式分两种：PWM1、PWM2。

    以PWM1模式为例。以计数器CNT计数方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。PWM信号主要都是用来控制电机，一般电机控制用的都是边沿对齐模式，FOC电机一般用的是中心对齐模式。

    PWM边沿对齐模式

    在递增计数模式下，计数器从0计数到自动重装载值（TIMx_ARR寄存器的内容），然后重新从0开始计数并生成计数器上溢事件。

    在边沿对齐模式下，计数器CNT只工作在一种模式：递增或递减模式。

    以CNT工作在递增模式为例，ARR=8，CCR=4，CNT从0开始计数。

    当CNT < CCR的值时，OCXREF为有效的高电平，此时比较中断寄存器CCxIF置位。

    当CCR <= CNT <= ARR时，OCXREF为无效的低电平。

    然后CNT又从0开始计数并生成计数器上溢事件，以此循环往复。

    PWM中心对齐模式

    中心对齐模式下，计数器CNT是工作在递增/递减模式下。

    开始时，计数器CNT从0开始计数到自动重装载值减1（ARR-1），生成计数器上溢事件；

    然后从自动重装载值开始向下计数到1，生成计数器下溢事件。然后从0开始重新计数，以此往复。

    以PWM1模式的中心对齐模式为例，ARR=8，CCR=4。

    第一阶段计数器CNT工作在递增模式下从0开始计数。

            当CNT < CCR的值时，OCXREF为有效的高电平。

            当CCR <= CNT <= ARR时，OCXREF为无效的低电平。

    第二阶段计数器CNT工作在递减模式下从ARR的值开始计数。

            当CNT > CCR的值时，OCXREF为无效的低电平。

            当1 <= CNT <= CRR时，OCXREF为有效的高电平。

    在波形图中可以把波形分为两个阶段，

    第一个阶段是计数器CNT工作在递增模式的波形，这个阶段又分为1和2两个阶段。

    第一个阶段是计数器CNT工作在递减模式的波形，这个阶段又分为3和4两个阶段。

    中心对齐模式下的波形特征是1和3的时间相等，2和4的时间相等。

    中心对齐模式又分为中心对齐1/2/3三种，具体由寄存器TIMx_CR1：CMS[1:0]配置。具体的区别是比较中断标志位CCxIF在何时置1。

    中心模式1在CNT递减计数时置1，中心模式2在CNT递增计数时置1，中心模式3在CNT递增和递减计数时都置1。

    初始化结构体

    TIM_TimeBaseInitTypeDef：时基结构体

    1. typedef struct
    2. {
    3.     uint16_t TIM_Prescaler;           // 预分频器，基本定时器配置需要
    4.     uint16_t TIM_CounterMode;         // 计数模式，通用定时器配置需要
    5.     uint16_t TIM_Period;              // 定时周期，基本定时器配置需要
    6.     uint16_t TIM_ClockDivision;       // 时钟分频，通用定时器配置需要
    7.     uint8_t TIM_RepetitionCounter;    // 重复计数器
    8. } TIM_TimeBaseInitTypeDef;   

    对于TIM_CounterMode，有。

    1. #define TIM_CounterMode_Up                 ((uint16_t)0x0000)    //边沿对齐模式，向上计数
    2. #define TIM_CounterMode_Down               ((uint16_t)0x0010)    //边沿对齐模式，向下计数
    3.  
    4. #define TIM_CounterMode_CenterAligned1     ((uint16_t)0x0020)    //中央对齐模式1，计数器交替向上向下计数。
    5. //产生下溢中断，配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，只在计数器向下计数时被设置。
    6.  
    7. #define TIM_CounterMode_CenterAligned2     ((uint16_t)0x0040)    //中央对齐模式2，计数器交替向上向下计数。 
    8. //产生上溢中断，配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，只在计数器向上计数时被设置。
    9.  
    10. #define TIM_CounterMode_CenterAligned3     ((uint16_t)0x0060)    //中央对齐模式3，计数器交替向上向下计数。 
    11. //产生下溢和上溢中断，配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，在计数器向上和向下计数时均被设置。

    对于TIM_ClockDivision，为时钟分频，设置定时器时钟CK_INT频率与死区发生器以及数字滤波器采样时钟频率分频比，可选择1/2/4分频。

    TIM_OC_InitTypeDef：输出比较结构体

    与TIM_OCxInit函数配合使用完成指定定时器输出通道初始化配置。

    1. typedef struct {
    2.      uint32_t OCMode;        // 比较输出模式，8种，常用PWM1或PWM2
    3.      uint32_t Pulse;         // 比较输出脉冲宽度。0~65535
    4.      uint32_t OCPolarity;    // 比较输出极性。决定着定时器通道有效电平
    5.      uint32_t OCNPolarity;   // 互补输出极性
    6.      uint32_t OCFastMode;    // 比较输出模式快速使能
    7.      uint32_t OCIdleState;   // 空闲状态下比较输出状态
    8.      uint32_t OCNIdleState;  // 空闲状态下比较互补输出状态
    9.  } TIM_OCInitTypeDef;

    TIM_IC_InitTypeDef：输入捕获结构体

    与HAL_TIM_IC_ConfigChannel函数配合使用完成指定定时器输入通道初始化配置。

    如果使用PWM输入模式需要与HAL_TIM_PWM_ConfigChannel函数配合使用完成指定定时器输入通道初始化配置。

    1. typedef struct {
    2.      uint32_t ICPolarity;   // 输入捕获通道的极性选择，上升沿/下降沿/边沿跳变触发捕获事件
    3.      uint32_t ICSelection;  // 输入捕获通道的输入源，捕获通道ICx的信号可来自三个输入通道，分别为TIM_ICSELECTION_DIRECTTI、TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI或TIM_ICSELECTION_TRC
    4.      uint32_t ICPrescaler;  // 输入捕获预分频器，1/2/4/8，如果需要捕获输入信号的每个有效边沿，则设置1分频即可
    5.      uint32_t ICFilter;     // 输入捕获滤波器，0x0~0xf。一般不使用滤波器，即设置为0
    6. } TIM_IC_InitTypeDef;

    ICSelection为输入捕获通道的输入源。

            当为TIM_ICSELECTION_DIRECTTI时，TI1、TI2、TI3、TI4对应IC1、IC2、IC3、IC4。

            当为TIM_ICSELECTION_DIRECTTI时，TI1、TI2、TI3、TI4对应IC2、IC1、IC4、IC3。

            当为TIM_ICSELECTION_TRC时，TI1、TI2、TI3、TI4对应TRC。

    通用定时器实验1：输入捕获脉冲宽度

    常规配置

    USART：115200-8-N-1，支持重定向输出printf函数，勾选使用C库。

    TIM5配置

    硬件原理图得知，PA0是KEY1的按键IO，也是TIM5_CH1的IO。

    1. TIM_HandleTypeDef htim5;
    2.  
    3. void MX_TIM5_Init(void)
    4. {
    5.     TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    6.     TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
    7.     TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};
    8.  
    9.     htim5.Instance 					= TIM5;
    10.     htim5.Init.Prescaler 			= 71;
    11.     htim5.Init.CounterMode 			= TIM_COUNTERMODE_UP;
    12.     htim5.Init.Period 				= 65535;
    13.     htim5.Init.ClockDivision 		= TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    14.     htim5.Init.AutoReloadPreload 	= TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    15.     if (HAL_TIM_Base_Init(&htim5) != HAL_OK)
    16.     {
    17.         Error_Handler();
    18.     }
    19.  
    20.     sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    21.     if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim5, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
    22.     {
    23.         Error_Handler();
    24.     }
    25.  
    26.     if (HAL_TIM_IC_Init(&htim5) != HAL_OK)
    27.     {
    28.         Error_Handler();
    29.     }
    30.  
    31.     sMasterConfig.MasterOutputTrigger 	= TIM_TRGO_RESET;
    32.     sMasterConfig.MasterSlaveMode 		= TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    33.     if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim5, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    34.     {
    35.         Error_Handler();
    36.     }
    37.  
    38.     sConfigIC.ICPolarity 	= TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
    39.     sConfigIC.ICSelection 	= TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    40.     sConfigIC.ICPrescaler 	= TIM_ICPSC_DIV1;
    41.     sConfigIC.ICFilter 		= 0;
    42.     if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim5, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    43.     {
    44.         Error_Handler();
    45.     }
    46. }
    47.  
    48. void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *tim_baseHandle)
    49. {
    50.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    51.  
    52.     if (tim_baseHandle->Instance == TIM5)
    53.     {
    54.         __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();
    55.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    56. 		
    57.         /**TIM5 GPIO Configuration
    58.         PA0-WKUP     ------> TIM5_CH1
    59.         */
    60.         GPIO_InitStruct.Pin 	= GPIO_PIN_0;
    61.         GPIO_InitStruct.Mode 	= GPIO_MODE_INPUT;
    62.         GPIO_InitStruct.Pull 	= GPIO_NOPULL;
    63.         HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    64.  
    65.         HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 0, 0);
    66.         HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);
    67.     }
    68. }
    69.  
    70. void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef *tim_baseHandle)
    71. {
    72.     if (tim_baseHandle->Instance == TIM5)
    73.     {
    74.         __HAL_RCC_TIM5_CLK_DISABLE();
    75.  
    76.         /**TIM5 GPIO Configuration
    77.         PA0-WKUP     ------> TIM5_CH1
    78.         */
    79.         HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_0);
    80.  
    81.         /* TIM5 interrupt Deinit */
    82.         HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM5_IRQn);
    83.     }
    84. }

    测试环节

    1. typedef struct              
    2. {   
    3. 	uint8_t   ucFinishFlag;   // 捕获结束标志位
    4. 	uint8_t   ucStartFlag;    // 捕获开始标志位
    5. 	uint16_t  usCtr;          // 捕获寄存器的值
    6. 	uint16_t  usPeriod;       // 自动重装载寄存器更新标志 
    7. }STRUCT_CAPTURE; 			  // 定时器输入捕获用户自定义变量结构体声明
    8. STRUCT_CAPTURE TIM_ICUserValueStructure = {0, 0, 0, 0};
    9.  
    10. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
    11. {
    12.     TIM_ICUserValueStructure.usPeriod++;
    13. }
    14.  
    15. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
    16. {
    17.     TIM_IC_InitTypeDef IC_Config;
    18.  
    19.     if (TIM_ICUserValueStructure.ucStartFlag == 0)	// 上升沿捕获，开始捕获
    20.     {
    21.         __HAL_TIM_SET_COUNTER(htim, 0); 			// 清零定时器计数
    22.         TIM_ICUserValueStructure.usPeriod 	= 0;
    23.         TIM_ICUserValueStructure.usCtr	 	= 0;
    24.  
    25.         // 配置输入捕获参数，主要是修改触发电平
    26.         IC_Config.ICPolarity 	= TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING;
    27.         IC_Config.ICSelection 	= TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    28.         IC_Config.ICPrescaler 	= TIM_ICPSC_DIV1;
    29.         IC_Config.ICFilter 		= 0;
    30.         HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim5, &IC_Config, TIM_CHANNEL_1);
    31. 		
    32.         // 清除TIM捕获/比较1中断标志位
    33.         __HAL_TIM_CLEAR_IT(htim, TIM_IT_CC1);
    34. 		
    35.         // 启动输入捕获并开启中断
    36.         HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5, TIM_CHANNEL_1);
    37. 		
    38.         TIM_ICUserValueStructure.ucStartFlag = 1;
    39.     }
    40.     else											// 下降沿捕获，结束捕获
    41.     {
    42.         // 获取定时器计数值
    43.         TIM_ICUserValueStructure.usCtr = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5, TIM_CHANNEL_1);
    44. 		
    45.         // 配置输入捕获参数，主要是修改触发电平
    46.         IC_Config.ICPolarity 	= TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
    47.         IC_Config.ICSelection 	= TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    48.         IC_Config.ICPrescaler 	= TIM_ICPSC_DIV1;
    49.         IC_Config.ICFilter 		= 0;
    50.         HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim5, &IC_Config, TIM_CHANNEL_1);
    51.  
    52.         // 清除中断标志位
    53.         __HAL_TIM_CLEAR_IT(htim, TIM_IT_CC1);
    54. 		
    55.         // 启动输入捕获并开启中断
    56.         HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5, TIM_CHANNEL_1);
    57. 		
    58.         TIM_ICUserValueStructure.ucStartFlag 	= 0;
    59.         TIM_ICUserValueStructure.ucFinishFlag 	= 1;
    60.     }
    61. }
    62.  
    63. void test(void)
    64. {
    65. 	uint32_t time, TIM_PscCLK;
    66. 	
    67. 	初始化
    68. 	
    69. 	// TIM 计数器的驱动时钟
    70.     TIM_PscCLK = HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 71;
    71.  
    72.     /* 启动定时器 */
    73.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);
    74.     /* 启动定时器通道输入捕获并开启中断 */
    75.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5, TIM_CHANNEL_1);
    76. 	
    77. 	while (1)
    78.     {
    79.         /* 完成测量高电平脉宽 */
    80.         if (TIM_ICUserValueStructure.ucFinishFlag == 1)
    81.         {
    82.             /* 计算高电平计数值 */
    83.             time = TIM_ICUserValueStructure.usPeriod * 65535 + TIM_ICUserValueStructure.usCtr;
    84.             /* 打印高电平脉宽时间 */
    85.             printf("测得高电平脉宽时间：%d.%d s\n", time / TIM_PscCLK, time % TIM_PscCLK);
    86.             TIM_ICUserValueStructure.ucFinishFlag = 0;
    87.         }
    88.     }
    89. }

    实验现象

    通用定时器实验2：输出比较PWM呼吸灯

    TIM5配置

    硬件原理图得知，PB0是LED_G的IO，也是TIM3_CH3的IO。

    测试环节

    1. /* LED亮度等级（PWM表，指数曲线），此表使用工程目录下的python脚本index_wave.py生成 */
    2. uint16_t indexWave[] =
    3. {
    4.     1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13,
    5.     15, 17, 19, 22, 25, 28, 32, 36, 41, 47, 53, 61, 69, 79, 89, 102,
    6.     116, 131, 149, 170, 193, 219, 250, 284, 323, 367, 417, 474, 539, 
    7. 	613, 697, 792, 901, 1024, 1024, 901, 792, 697, 613, 539, 474, 417, 
    8. 	367, 323, 284, 250, 219, 193, 170, 149, 131, 116, 102, 89, 79, 69, 
    9. 	61, 53, 47, 41, 36, 32, 28, 25, 22, 19, 17, 15, 13, 11, 10, 9, 8, 
    10. 	7, 6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1
    11. };
    12.  
    13. //计算PWM表有多少个元素
    14. uint16_t POINT_NUM = sizeof(indexWave) / sizeof(indexWave[0]);
    15.  
    16. // 定时器捕获回调函数
    17. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
    18. {
    19.     static uint8_t pwm_index = 1;		/* 用于PWM查表 */
    20.     static uint8_t period_cnt = 0;		/* 用于计算周期数 */
    21.  
    22.     period_cnt++;
    23.  
    24.     /* 若输出的周期数大于30，输出下一种脉冲宽的PWM波 */
    25.     if (period_cnt >= 30)
    26.     {
    27.         /* 根据PWM表修改定时器的比较寄存器值 */
    28.         __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, indexWave[pwm_index]);
    29.  
    30.         /* 标志PWM表的下一个元素 */
    31.         pwm_index++;
    32.  
    33.         /* 若PWM脉冲表已经输出完成一遍，重置PWM查表标志 */
    34.         if (pwm_index >=  POINT_NUM)
    35.         {
    36.             pwm_index = 0;
    37.         }
    38.  
    39.         /* 重置周期计数标志 */
    40.         period_cnt = 0;
    41.     }
    42. }
    43.  
    44. void test(void)
    45. {
    46. 	初始化
    47. 	
    48. 	/* 启动通道PWM输出 */
    49.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
    50.     HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);
    51. 	
    52. 	while(1){}
    53. }

    实验现象

    绿色LED有规律的亮灭，经典呼吸灯。

    通用定时器实验3：输入捕获电容按键

    常规配置

    USART1：115200-8-N-1，支持重定向输出printf函数，勾选使用C库。

    蜂鸣器：PA8，高电平响。

    TIM5配置

    硬件原理图得知，PA1是电容按键IO，也是TIM5_CH2的IO。

    1. TIM_HandleTypeDef htim5;
    2.  
    3. void MX_TIM5_Init(void)
    4. {
    5.     TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    6.     TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
    7.     TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};
    8.  
    9.     htim5.Instance 					= TIM5;
    10.     htim5.Init.Prescaler 			= 47;
    11.     htim5.Init.CounterMode 			= TIM_COUNTERMODE_UP;
    12.     htim5.Init.Period 				= 0xffff;
    13.     htim5.Init.ClockDivision 		= TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    14.     htim5.Init.AutoReloadPreload 	= TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    15.     if (HAL_TIM_Base_Init(&htim5) != HAL_OK)
    16.     {
    17.         Error_Handler();
    18.     }
    19.  
    20.     sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    21.     if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim5, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
    22.     {
    23.         Error_Handler();
    24.     }
    25.  
    26.     if (HAL_TIM_IC_Init(&htim5) != HAL_OK)
    27.     {
    28.         Error_Handler();
    29.     }
    30.  
    31.     sMasterConfig.MasterOutputTrigger 	= TIM_TRGO_RESET;
    32.     sMasterConfig.MasterSlaveMode 		= TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    33.     if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim5, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    34.     {
    35.         Error_Handler();
    36.     }
    37.  
    38.     sConfigIC.ICPolarity 	= TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
    39.     sConfigIC.ICSelection 	= TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    40.     sConfigIC.ICPrescaler 	= TIM_ICPSC_DIV1;
    41.     sConfigIC.ICFilter 		= 3;
    42.     if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim5, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
    43.     {
    44.         Error_Handler();
    45.     }
    46. }
    47.  
    48. void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *tim_baseHandle)
    49. {
    50.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    51.  
    52.     if (tim_baseHandle->Instance == TIM5)
    53.     {
    54.         __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();
    55.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    56. 		
    57.         /**TIM5 GPIO Configuration
    58.         PA1     ------> TIM5_CH2
    59.         */
    60.         GPIO_InitStruct.Pin 	= GPIO_PIN_1;
    61.         GPIO_InitStruct.Mode 	= GPIO_MODE_INPUT;
    62.         GPIO_InitStruct.Pull 	= GPIO_NOPULL;
    63.         HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    64.     }
    65. }
    66.  
    67. void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef *tim_baseHandle)
    68. {
    69.     if (tim_baseHandle->Instance == TIM5)
    70.     {
    71.         __HAL_RCC_TIM5_CLK_DISABLE();
    72.  
    73.         /**TIM5 GPIO Configuration
    74.         PA1     ------> TIM5_CH2
    75.         */
    76.         HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_1);
    77.     }
    78. }

    测试环节

    1. //保存没按下时定时器计数值
    2. __IO uint16_t tpad_default_val = 0;
    3.  
    4. /****************************************************
    5.  * 得到定时器捕获值
    6.  * 如果超时,则直接返回定时器的计数值.
    7.  *****************************************************/
    8. static uint16_t TPAD_Get_Val(void)
    9. {
    10. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    11. 	
    12. 	/* 设置引脚输出为低电平 */
    13.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
    14. 	
    15. 	/* 设定电容按键对应引脚IO编号 */
    16.     GPIO_InitStruct.Pin 	= GPIO_PIN_1;
    17.     GPIO_InitStruct.Mode 	= GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    18.     GPIO_InitStruct.Speed 	= GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    19.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    20.  
    21.     HAL_Delay(5);
    22. 	
    23.     __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5, 0); 								// 清零定时器计数
    24.     __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_UPDATE | TIM_FLAG_CC2); 	// 清除中断标志
    25.  
    26. 	GPIO_InitStruct.Pin 	= GPIO_PIN_1;
    27. 	GPIO_InitStruct.Mode 	= GPIO_MODE_INPUT;
    28.     GPIO_InitStruct.Pull 	= GPIO_NOPULL;
    29.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    30. 	
    31. 	HAL_TIM_IC_Start(&htim5, TIM_CHANNEL_2);
    32.  
    33.     while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_CC2) == RESET)
    34.     {
    35.         uint16_t count;
    36.         count = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim5);
    37.         if (count > (0xFFFF - 500))
    38.         {
    39.             return count;    //超时了,直接返回CNT的值
    40.         }
    41.     }
    42. 	
    43.     return HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5, TIM_CHANNEL_2);
    44. }
    45.  
    46. /****************************************************
    47.  *
    48.  * 读取n次,取最大值
    49.  * n：连续获取的次数
    50.  * 返回值：n次读数里面读到的最大读数值
    51.  *
    52.  *****************************************************/
    53. static uint16_t TPAD_Get_MaxVal(uint8_t n)
    54. {
    55.     uint16_t temp = 0;
    56.     uint16_t res = 0;
    57.  
    58.     while (n--)
    59.     {
    60.         temp = TPAD_Get_Val(); //得到一次值
    61.  
    62.         if (temp > res)
    63.         {
    64.             res = temp;
    65.         }
    66.     }
    67.  
    68.     return res;
    69. }
    70.  
    71. /********************************************************
    72. *
    73. * 初始化触摸按键
    74. * 获得空载的时候触摸按键的取值.
    75. * 返回值:0,初始化成功;1,初始化失败
    76. *
    77. *********************************************************/
    78. uint8_t TPAD_Init(void)
    79. {
    80.     uint16_t buf[10];
    81.     uint32_t temp = 0;
    82.     uint8_t i, j;
    83.  
    84.     /* 连续读取10次 */
    85.     for (i = 0; i < 10; i++)
    86.     {
    87.         buf[i] = TPAD_Get_Val();
    88.         HAL_Delay(10);
    89.     }
    90.  
    91.     /* 排序 */
    92.     for (i = 0; i < 9; i++)
    93.     {
    94.         for (j = i + 1; j < 10; j++)
    95.         {
    96.             /* 升序排列 */
    97.             if (buf[i] > buf[j])
    98.             {
    99.                 temp = buf[i];
    100.                 buf[i] = buf[j];
    101.                 buf[j] = temp;
    102.             }
    103.         }
    104.     }
    105.  
    106.     temp = 0;
    107.  
    108.     /* 取中间的6个数据进行平均 */
    109.     for (i = 2; i < 8; i++)
    110.     {
    111.         temp += buf[i];
    112.     }
    113.  
    114.     tpad_default_val = temp / 6;
    115.     printf("tpad_default_val:%d\r\n", tpad_default_val);
    116.  
    117.     /* 初始化遇到超过0xffff/2的数值,不正常! */
    118.     if (tpad_default_val > 0xffff / 2)
    119.     {
    120.         return 1;
    121.     }
    122.  
    123.     return 0;
    124. }
    125.  
    126. /*******************************************************************************
    127. *
    128. * 扫描触摸按键
    129. * mode:0,不支持连续触发(按下一次必须松开才能按下一次);1,支持连续触发(可以一直按下)
    130. * 返回值:0,没有按下;1,有按下;
    131. *
    132. *******************************************************************************/
    133. //阈值：捕获时间必须大于(tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL),才认为是有效触摸.
    134. #define TPAD_GATE_VAL 	100
    135.  
    136. uint8_t TPAD_Scan(uint8_t mode)
    137. {
    138.     //0,可以开始检测;>0,还不能开始检测
    139.     static uint8_t keyen = 0;
    140.     //扫描结果
    141.     uint8_t res = 0;
    142.     //默认采样次数为3次
    143.     uint8_t sample = 3;
    144.     //捕获值
    145.     uint16_t rval;
    146.  
    147.     if (mode)
    148.     {
    149.         //支持连按的时候，设置采样次数为6次
    150.         sample = 6;
    151.         //支持连按
    152.         keyen = 0;
    153.     }
    154.  
    155.     /* 获取当前捕获值(返回 sample 次扫描的最大值) */
    156.     rval = TPAD_Get_MaxVal(sample);
    157.     /* printf打印函数调试使用，用来确定阈值TPAD_GATE_VAL，在应用工程中应注释掉 */
    158.     printf("scan_rval=%d\r\n", rval);
    159.  
    160.     //大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,且小于10倍tpad_default_val,则有效
    161.     if (rval > (tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL) && rval < (10 * tpad_default_val))
    162.     {
    163.         //keyen==0,有效
    164.         if (keyen == 0)
    165.         {
    166.             res = 1;
    167.         }
    168.  
    169.         keyen = 3;				//至少要再过3次之后才能按键有效
    170.     }
    171.  
    172.     if (keyen)
    173.     {
    174.         keyen--;
    175.     }
    176.  
    177.     return res;
    178. }
    179.  
    180. void test(void)
    181. {
    182. 	初始化
    183. 	
    184. 	TPAD_Init();
    185. 	while(1)
    186. 	{
    187. 		if (TPAD_Scan(1))
    188. 		{
    189. 			HAL_GPIO_WritePin(Beep_GPIO_Port, Beep_Pin, GPIO_PIN_SET);
    190. 			HAL_Delay(30);
    191. 			HAL_GPIO_WritePin(Beep_GPIO_Port, Beep_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    192. 		}
    193. 	}
    194. }

    实验现象

    按下电容按键，蜂鸣器发出滴滴响声。

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