輸入捕獲,輸出比較


  明確一點對比AD的構造,stm32有3個AD,每個AD有很多通道,使用哪個通道就配置成哪個通道,這里定時器也如此,有很多定時器TIMx,每個定時器有很多CHx(通道),可以配置為輸入捕捉-------測量頻率用,也可以配置為輸出比較--------輸出PWM使用

輸入捕捉:可以用來捕獲外部事件,並為其賦予時間標記以說明此事件的發生時刻。

外部事件發生的觸發信號由單片機中對應的引腳輸入(具體可以參考單片機的datasheet),也可以通過模擬比較器單元來實現。

時間標記可用來計算頻率,占空比及信號的其他特征,以及為事件創建日志,主要是用來測量外部信號的頻率。

輸出比較:定時器中計數寄存器在初始化完后會自動的計數。從bottom計數到top。並且有不同的工作模式。

另外還有個比較寄存器。一旦計數寄存器在從bottom到top計數過程中與比較寄存器匹配則會產生比較中斷(比較中斷使能的情況下)。

然后根據不同的工作模式計數寄存器將清零或者計數到top值。

1、朋友,可以解釋一下輸入捕獲的工作原理不?

很簡單,當你設置的捕獲開始的時候,cpu會將計數寄存器的值復制到捕獲比較寄存器中並開始計數,當再次捕捉到電平變化時,這是計數寄存器中的值減去剛才復制的值就是這段電平的持續時間,你可以設置上升沿捕獲、下降沿捕獲、或者上升沿下降沿都捕獲。它沒多大用處,最常用來測頻率。

 

計數寄存器的初值,是自己寫進去的嗎?

是的,不過默認不要寫入

 

我如果捕獲上升沿,兩個值相減,代表的時兩個上升沿中間那段電平的時間。對不?

是的

 

timer1有五個通道(對應五個IO引腳),在同一時刻,只能捕獲一個引腳的值,對不?

那是肯定的,通道很像ADC通道,是可以進行切換的

 

那輸出比較的原理你可以幫我介紹一下不?

這里有兩個單元:一個計數器單元和一個比較單元,比較單元就是個雙緩沖寄存器,比較單元的值是可以根據不同的模式設置的,與此同時,計數器在不停的計數,並不停的與比較寄存器中的值進行比較,當計數器的值與比較寄存器的值相等的時候一個比較匹配就發生了,根據自己的設置,匹配了是io電平取反、變低、還是變高,就會產生不同的波形了。

 

比較單元的值是人為設進去的吧?

是的,但是他要根據你的控制寄存器的配置,來初始化你的比較匹配寄存器

 

 

上面這個總看不懂,好像不不止你說的那幾種情況:“匹配了是io電平取反、變低、還是變高,就會產生不同的波形了”

就是比較匹配了你要IO電平怎么辦?是清0還是置1?還是怎么樣?這樣才能產生波形啊 要不然你要比較單元有什么用呢?

 

設置輸出就是置1,清除輸出就是置0,切換輸出就是將原來的電平取反,對不?

是的 你理解的很快

011:計數器向上計數達到最大值時將引腳置1,達到0時,引腳電平置0,,對不?

 

定時器1的輸出比較模式怎么用。利用這個功能輸出一個1KHZ,占空比為10%的程序怎么寫啊?求高人指點

1、陪定時器1的功能為特殊功能,不是普通IO  在PERCFG這里
2、P1SEL引腳選擇
3、P1DIR設為輸出
4、T3CC0設置周期
5、T3CC1設置占空比
6、T3CCTL0 設置通道0
7、T3CCTL1 設置通道1
8、T3CTL設為模模式
9、用T3CTL打開即可

************以下是用定時器做頻率源,用定時器測量該頻率的應用程序!!!***********

調試STM32的定時器好幾天了,也算是對STM32的定時器有了點清楚的認識了。我需要測量4路信號的頻率然后通過DMA將信號的頻率傳輸到存儲器區域,手冊說的很明白每個定時器有4個獨立通道。然后我就想能不能將這4路信號都連接到一個定時器的4個通道上去。理論上應該是行的通的。剛開始俺使用的是TIM2的123通道,TIM4的2通道來進行頻率的測量。由於沒有頻率發生器,所以我用tim3作為信號源,用TIM2,TIM4來進行測量就ok了(剛好4個通道了)。

  請看一開始的程序,以TIM2的1,3通道為例子(2通道設置方法一樣):

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode =TIM_ICMode_ICAP;                //配置為輸入捕獲模式         

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_1;                    //選擇通道1

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising;      //輸入上升沿捕獲

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI;   //通道方向選擇  

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1;              //每次檢測到捕獲輸入就觸發一次捕獲

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter =0x0;                           //濾波

  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);   //TIM2通道1配置完畢

 

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP;     //配置為輸入捕獲模式     

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_3;                 //選擇通道3

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising;      //輸入上升沿捕獲

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI;  //   

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1;             //每次檢測到捕獲輸入就觸發一次捕獲

 

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;             //濾波

  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);   //TIM2通道3配置完畢

 

  以上是輸入捕獲配置

  還需要做的工作就是(參考stm32參考手冊的TIM的結構框圖):

  

    TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI1FP1);                     //參考TIM結構圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發源,觸發下面程序的復位

  

    TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);         //復位模式-選中的觸發輸入(TRGI)的上升沿初始化計數器,並且產生一個更新線號

  

    TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2,TIM_MasterSlaveMode_Enable);      

  //主從模式選擇

  這樣我們就可以很輕松的就得到了連接在TIM2的通道1上的信號的頻率,但是3通道的頻率的值永遠都是跳動的不准,測試了半天也沒有找到根本原因,請看TIM的結構框圖的一部分

  紅色箭頭所指,這才找到原因,觸發的信號源只有這四種,而通道3上的計數器的值不可能在接受到信號的上升沿時候,有復位這個動作,找到原因了。這就是3通道上的數據不停跳動的原因,要想得到信號的頻率也是有辦法的,可以取連續兩次捕捉的值之差,這個值就是信號的周期,自己根據實際情況去算頻率吧。

  有以上可以得到:

  stm32的TIM2的四個通道可以同時配置成輸入捕捉模式,但是計算CH3,CH4信號的頻率步驟有點繁瑣(取前后捕捉的差值),但是他的CH1,和CH2可以輕松得到:

  通道1

  

    TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI1FP1);                     //參考TIM結構圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發源,觸發下面程序的復位

  

    TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);         //復位模式-選中的觸發輸入(TRGI)的上升沿初始化計數器,並且產生一個更新線號

  TIMx->CRR1的值即為信號的周期

  通道2:

    TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI2FP2);                    //參考TIM結構圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發源,觸發下面程序的復位

 

  

    TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);         //復位模式-選中的觸發輸入(TRGI)的上升沿初始化計數器,並且產生一個更新線號

  TIMx->CRR2的值即為信號的周期



STM32的定時器外設功能強大得超出了想像力,STM32一共有8個都為16位的定時器。其中TIM6、TIM7是基本定時器;TIM2、TIM3、TIM4、TIM5是通用定時器;TIM1和TIM8是高級定時器。這些定時器使STM32具有定時、信號的頻率測量、信號的PWM測量、PWM輸出、三相6步電機控制及編碼器接口等功能,都是專門為工控領域量身訂做的。
       基本定時器:具備最基本的定時功能,下面是它的結構:
 
我們來看看它的啟動代碼:
void TIM2_Configuration(void)
{   基本定時器TIM2的定時配置的結構體(包含定時器配置的所有元素例如:TIM_Period= 計數值)
   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   設置TIM2_CLK為72MHZ(即TIM2外設掛在APB1上,把它的時鍾打開。)      
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE);
   設置計數值位1000
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;
   將TIM2_CLK為72MHZ除以72 = 1MHZ為定時器的計數頻率
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71;
   這個TIM_ClockDivision是設置時鍾分割,這里不分割還是1MHZ的計數頻率
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
   設置為向上計數模式;(計數模式有向上,向下,中央對齊1,中央對齊2,中央對齊3)
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
   將配置好的設置放進stm32f10x-tim.c的庫文件中
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
   清除標志位
    TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
   使能TIM2中斷
   TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
   使能TIM2外設      
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);                                                                                                 
}
      通用定時器:就比基本定時器復雜得多了。除了基本的定時,它主要用在測量輸入脈沖的頻率、脈沖寬與輸出PWM脈沖的場合,還具有編碼器的接口。
 
我們來詳細講解:如何生成PWM脈沖
通用定時器可以利用GPIO引腳進行脈沖輸出,在配置為比較輸出、PWM輸出功能時,捕獲/比較寄存器TIMx_CCR被用作比較功能,下面把它簡稱為比較寄存器
這里直接舉例說明定時器的PWM輸出工作過程:若配置脈沖計數器TIMx_CNT為向上計數,而重載寄存器TIMx_ARR(相當於庫函數寫法的TIM_Period的值N)被配置為N,即TIMx_CNT的當前計數值數值X在TIMxCLK時鍾源的驅動下不斷累加,當TIMx_CNT的數值X大於N時,會重置TIMx_CNT數值為0重新計數
而在TIMxCNT計數的同時,TIMxCNT的計數值X會與比較寄存器TIMx_CCR預先存儲了的數值A進行比較,當脈沖計數器TIMx_CNT的數值X小於比較寄存器TIMx_CCR的值A時輸出高電平(或低電平),相反地,當脈沖計數器的數值X大於或等於比較寄存器的值A時,輸出低電平(或高電平)。
如此循環,得到的輸出脈沖周期就為重載寄存器TIMx_ARR存儲的數值(N+1)乘以觸發脈沖的時鍾周期,其脈沖寬度則為比較寄存器TIMx_CCR的值A乘以觸發脈沖的時鍾周期,即輸出PWM的占空比為A/(N+1)
如果不想看的可以直接看我標注的紅色字體,就大體可以理解。

下面我們來編寫具體代碼和講解:
void TIM3_GPIO_Config(void) 
{配置TIM3復用輸出PWM的IO
  GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
  打開TIM3的時鍾
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); 
  打開GPIOA和GPIOB的時鍾
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); 
  配置PA6.PA7的工作模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=  GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;      
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
  配置PB0.PB1的工作模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=  GPIO_Pin_0 |GPIO_Pin_1;
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
void TIM3_Mode_Config(void)
{
       TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;//初始化TIM3的時間基數單位
       TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;//初始化TIM3的外設

        u16 CCR1_Val= 500;       
        u16 CCR2_Val= 375;
        u16 CCR3_Val= 250;
        u16 CCR4_Val= 125;//PWM信號電平跳變值(即計數到這個數值以后都是低電平之前都是高電平)


  TIM3的時間基數單位設置(如計數終止值:999,從0開始;計數方式:向上計數)      
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 999;      
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 0;         
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1 ;      
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up; 
  TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM3的外設的設置
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM1;      //TIM脈沖寬度調制模式1   
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;//這個暫時不知道,stm32固件庫里沒有搜到。應該是定時器輸出聲明使能的意思      
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR1_Val;//設置了待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值       
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High; //TIM輸出比較極性高
  TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
       
  TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能或者失能TIMx在CCR1上的預裝載寄存器
  下面3路PWM輸出和上面的一樣不再解說
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR2_Val;       
  TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);       
  TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);


  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR3_Val;       
  TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);      
  TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);


  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR4_Val;       
  TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);      
  TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);


  TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);       //使能TIM3重載寄存器ARR           


  TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能TIM3          
}
太累了邊看邊寫都這個點了2014年7月27日0:24:13在自己床上寫的。下面是看看我們程序達到的4路PWM的效果:
 
可以看到明顯占空比不同的4路pwm波。
這一節終於講完,個人覺得敲一遍代碼學起來還是蠻容易懂的。希望看到的人也能搞懂。
最后補充一點pwm具體能干什么?  特別是對廣大電子DIY愛好者的應用:
智能小車的電機控制:我們可以利用pwm來控制我們的智能小車的車速;
機器人:給“機器人關節”舵機周期一定(我以前玩過具體多少毫秒忘記了)pwm波就可以控制舵機的轉動角度了;
呼吸燈:輸入不同的pwm波就可以達到明暗漸明漸暗的效果。
還有別的應用大家一起發揮想象力給予補充。我們可以一起交流,希望大家支持。


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