目录IC输入捕获解析输入捕获时钟树频率测量输入捕获测频率主从模式的选择用PWMI测频率和占空比案例程序编码器接口测速编码器接口简介编码器接口托管时钟计数时钟和计数方向编码器接口的时钟树增量正交编码器案例程序补充易混淆的点二编补丁设置CNT的值对上文“ 增量正交编码器的工作模式的补丁 ”对上文的 “ 用PWMI测频率和占空比 ”补丁对上文的 “ 编码器接口测速 ”补丁IC输入捕获ICInput Capture输入捕获输入捕获模式下当通道输入引脚出现指定电平跳变时当前CNT的值将被锁存到CCR中可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数。每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道。可配置为PWMI模式同时测量频率和占空比。可配合主从触发模式实现硬件全自动测量。解析输入捕获时钟树输入信号过来来到了输入滤波器和边缘检测器。输入滤波器可以对信号进行滤波避免一些高频的毛刺信号误触发。然后边缘检测器可以选择高电平触发或者低电平触发当出现指定的电平时边缘检测器就会触发后续电路执行动作。另外这里他其实设计了两套滤波和边缘检测电路第一套电路经过滤波和极性选择得到TI1FP1输入给通道1的后续电路。第二套电路经过另一个滤波和极性选择得到TI1FP2。TI1 Filter Polarity 滤波器输入给下面通道2的后续电路同理下面TI2信号进来也经过两套滤波和边沿检测得到TI2FP1和TI2FP2。其中TI2FP1输入给上面TI2FP2输入给下面。在这里两个信号进来可以选择各走各的。也可以选择进行一个交叉让CH2引脚输入给通道1或者CH1引脚输入给通道2。两个信号进来——各走各的两个信号进来——进行一个交叉让CH2引脚输入给通道1或者CH1引脚输入给通道2这里为什么要进行一个交叉连接呢目的有两个第一个目的可以灵活切换后续捕获电路的输入。比如一会想以CH1作为输入一会想以CH2作为输入这样就可以通过这个数据选择器灵活进行选择。第二个目的主要可以把一个引脚的输入同时映射到两个捕获单元也就是PWMI模式的经典结构。第一个捕获通道使用上升沿触发用来捕获周期。第二个通道使用下降沿触发用来捕获占空比。两个通道同时对一个引脚进行捕获就可以同时测量频率和占空比这就是PWMI模式。3.(续上文的1和2) 输入信号进行滤波和极性选择后。TI1FP1信号来到预分频器每个通道都有一个预分频器。可以对前面的信号进行分频分频之后的触发信号IC1PS就可以触发捕获电路进行工作。4.每来一个触发信号CNT的值就会向CCR转运一次转运的同时会发生一个捕获事件这个事件会在状态寄存器置标志位同时也可以产生中断。如果需要在捕获的瞬间处理一些事的话就可以开启这个捕获中断。这就是整个电路的工作流程比如我们可以配置上升沿触发捕获每来一个上升沿CNT转运到CCR一次。又因为这个CNT计数器是由内部的标准时钟驱动的所以CNT的数值其实就可以用来记录两个上升沿之间的时间间隔。这个时间间隔就是周期再取个倒数就是测周法测量的频率了。上升沿用于触发输入捕获CNT用于计数计时。每来一个上升沿取一个CNT取一下CNT的值自动存在CCR里。CCR捕获到的值就是计数值。Maybe哪怕是预分频后的值也还是频率单位是Hz。比如systick嘀嗒定时器168MHz所以计数一下是1/168us。这里的CNT是计数次数使用的频率是fcfc/N fc/CNT fc/CCRCNT的驱动时钟就是fcfc/N就得到待测信号的频率。另外这里有个细节每次捕获之后都要把CNT清零。下次上升沿再捕获的时候取出CNT才是两个上升沿的时间间隔。再一次捕获后自动将CNT清零的步骤可以用主从触发模式自动来完成。频率测量测频法和测周法本次程序使用的是测周法测量PWM波形频率。输入捕获测频率主从模式的选择用PWMI测频率和占空比TIM_PWMIConfig// 根据TIM_ICInitStruct中的指定参数配置TIM外设以测量外部PWM信号。案例程序/** ****************************************************************************** * file main.c * author * version * date * brief 利用通用定时器TIM10_CH1实现输入捕获频率和占空比 TIM10_CH1 -- PB8 -- 输出脉冲 TIM4_CH2 -- PB7 -- 输入捕获 用PB8产生PWM脉冲用PB9输入捕获PB8的频率和占空比 ****************************************************************************** **/ #include stm32f4xx.h //必须要包含的头文件 #include stdio.h #include string.h void delay_ms(uint32_t nms) { SysTick-CTRL 0; // 关闭systick的控制状态寄存器――该寄存器的bit0置0 SysTick-LOAD ( 21*1000*nms - 1); // systick的重载寄存器――计数时长 计数周期 * 计数次数 SysTick-VAL 0; // 清空systick的当前数值寄存器 SysTick-CTRL 1; // 使能systick的控制状态寄存器――该寄存器的bit0置1 while ((SysTick-CTRL 0x00010000)0);// 递减计数到了则控制状态寄存器的bit16为1计数次数没到则bit16为0. SysTick-CTRL 0; //关闭systick的控制状态寄存器 } void USART1_Config(unsigned int baud) { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //Enable peripheral clock using the following functions /* Enable USART clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //According to the USART mode, enable the GPIO clocks /* Enable GPIO clock */ RCC_AHB1PeriphClockCmd( RCC_AHB1Periph_GPIOA , ENABLE); //Peripherals alternate function: /* Connect USART pins to AF7 */ GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); /* Program the Baud Rate, Word Length , Stop Bit, Parity, Hardware flow control and Mode(Receiver/Transmitter) using the USART_Init() function. */ USART_InitStructure.USART_BaudRate baud; USART_InitStructure.USART_WordLength USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, USART_InitStructure); //Enable the NVIC and the corresponding interrupt /* NVIC configuration */ /* Configure the Priority Group to 2 bits */ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); /* Enable the USARTx Interrupt */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd ENABLE; NVIC_Init(NVIC_InitStructure); USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//接收缓冲区为空的时候使用中断 // Enable the USART using the USART_Cmd() function. USART_Cmd(USART1, ENABLE); } /* TIM10_CH1 -- PB8 -- 输出脉冲 */ void TIM10_Config(void) { TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //Enable TIM clock using RCC_APBxPeriphClockCmd(RCC_APBxPeriph_TIMx, ENABLE) function RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM10, ENABLE); /* GPIOC clock enable */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); //Configure the TIM pins by configuring the corresponding GPIO pins /* GPIOC Configuration: PF9--TIM14_CH1*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_8; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP ; GPIO_Init(GPIOB, GPIO_InitStructure); GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_TIM10); //Configure the Time base TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period 100-1; //250us * 100 25000us 25ms TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler 42000-1; // 168000000/42000 4000 f4000Hz T250us TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM10, TIM_TimeBaseStructure); //Fill the TIM_OCInitStruct TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse 50; //占空比50% TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity TIM_OCPolarity_High; //Call TIM_OCxInit(TIMx, TIM_OCInitStruct) to configure the desired channel TIM_OC1Init(TIM10, TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM10, TIM_OCPreload_Enable); //TIM_OC4PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable); TIM_ARRPreloadConfig(TIM10, ENABLE); //Call the TIM_Cmd(ENABLE) function to enable the TIM counter. TIM_Cmd(TIM10, ENABLE); } //向计算机的串口调试助手发送一个字符串该接口专门用于发送字符串。 void SendComputerString(char *string) //参数里传入一个字符串 { while(*string ! \0) { USART_SendData(USART1, *string ); while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)RESET); } } //TIM4_CH2 -- PB7 -- 输入捕获 void TIM4_ICConfig(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //启用TIM时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //通过配置相应的GP10引脚来配置TIM引脚 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP ; GPIO_Init(GPIOB, GPIO_InitStructure); TIM_InternalClockConfig(TIM4); GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_TIM4); //Configure the Time base TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period 65536-1; //ARR计数周期。 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler 84-1; //预分频器.TIM4的时钟频率是84MHz 8400000/84 1MHz TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision 0; //时钟分频选择不分频此参数用于配置滤波器时钟不影响时基单元功能 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; //计数器模式选择向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter 0; //重复计数器高级定时器才会用到 TIM_TimeBaseInit(TIM4, TIM_TimeBaseStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_2; //选择配置定时器通道1 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Rising; //极性选择为上升沿触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_DirectTI; //选择器 直接选择 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; //捕获预分频选择不分频每次信号都触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0x2; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInit(TIM4, TIM_ICInitStructure); // TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_1; //选择配置定时器通道1 // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Falling; //极性选择为下降沿触发捕获 // TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_IndirectTI; //选择器 不直接选择 // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; //捕获预分频选择不分频每次信号都触发捕获 // TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0x2; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 // TIM_ICInit(TIM4, TIM_ICInitStructure); TIM_PWMIConfig(TIM4,TIM_ICInitStructure); //TIM_PWMIConfig()可以代替上面6行是库函数提供的简易接口 /* Select the TIM4 Input Trigger: TI2FP2 */ TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2); /* Select the slave Mode: Reset Mode */ TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset); //启用TIM计数器。 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //启用相应的中断(或DMA请求)以读取捕获值 // TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2, ENABLE); } int32_t GetFreq(void) { //使用TIM GetCapturex(TlMx)来读取捕获的值 return ( 1000000 / TIM_GetCapture2(TIM4) ); // fc / CCR 1000000 / CCR 40Hz } int32_t GetFreqDuty(void) { //使用TIM GetCapturex(TlMx)来读取捕获的值 return ( TIM_GetCapture1(TIM4)*100 / TIM_GetCapture2(TIM4) ); // CCR2 / CCR1 duty } int main() { char buff[32] {0}; int FreqRet 0; int DutyRet 0; USART1_Config(9600); TIM10_Config(); //Freq 168000000 / ( 42000 * 100 ) 40Hz T 25000us 25ms TIM4_ICConfig(); while(1) { FreqRet GetFreq(); DutyRet GetFreqDuty(); sprintf(buff,Freq%dHz,Duty%d%%\r\n,FreqRet,DutyRet); SendComputerString(buff); delay_ms(500); memset(buff,0,32); } }编码器接口测速编码器接口简介Encoder Interface 编码器接口编码器接口可接收增量正交编码器的信号根据编码器旋转产生的正交信号脉冲自动控制CNT自增或自减从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2编码器接口托管时钟计数时钟和计数方向编码器接口的输出执行流程增量/正交编码器的AB相按照之前编码器AB相总结的表如果出现了边缘信号并且对应另一相的状态为正转则控制CNT自增否则控制CNT自减。注意这里我们之前一直在使用的是72MHz内部时钟和我们在时基单元初始化时设计的计数方向并不会使用因为此时计数时钟和计数方向都处于编码器接口托管的状态。计数器的自增和自减受编码器控制这就是编码器接口的电路结构。编码器接口时钟是上升沿、下降沿都有效的上升沿、下降沿都需要计次。编码器接口会托管时钟编码器接口是个带方向控制的外部时钟所以内部时钟就没用了。编码器接口自动控制定时器时基单元中的CNT计数器进行自增或自减。比如右转产生一个脉冲CNT就加一次。右转产生10个脉冲后停下CNT由0自增10后停下。编码器在左转5个脉冲那CNT在原来的10的基础上自建5后停下。这个编码器接口其实就相当于是一个带有方向控制的外部时钟它同时控制着CNT的计数时钟和计数方向这样的话CNT的值就表示了编码器的位置。如果我们每隔一段时间取一次CNT的值再把CNT清零每次取出来的值就表示了编码器的速度。编码器接口的时钟树增量正交编码器增量正交编码器的工作模式反相与不反相是作用在极性选择器里的。不反相则直接通过极性选择器反相则通过极性选择器里的非门做一个极性转换。这个选择器是用于调整编码器左右方向的。如果想要右转为正数但实际值是个负数可以把编码器接口的极性转为反相。TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);// 配置编码器模式以及两个输入通道是否反相// 注意此时参数的Rising和Falling已经不代表上升沿和下降沿了而是代表是否反相// 此函数必须在输入捕获初始化之后进行否则输入捕获的配置会覆盖此函数的部分配置案例程序#include stm32f10x.h // Device header #include Delay.h #include OLED.h #include Timer.h int16_t Speed; //定义速度变量 /** * 函 数编码器初始化 * 参 数无 * 返 回 值无 */ void Encoder_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //开启TIM3的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); //将PA6和PA7引脚初始化为上拉输入 /*时基单元初始化*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; //时钟分频选择不分频此参数用于配置滤波器时钟不影响时基单元功能 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; //计数器模式选择向上计数 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period 65536 - 1; //计数周期即ARR的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler 1 - 1; //预分频器即PSC的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter 0; //重复计数器高级定时器才会用到 TIM_TimeBaseInit(TIM3, TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit配置TIM3的时基单元 /*输入捕获初始化*/ TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定义结构体变量 TIM_ICStructInit(TIM_ICInitStructure); //结构体初始化若结构体没有完整赋值 //则最好执行此函数给结构体所有成员都赋一个默认值 //避免结构体初值不确定的问题 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_1; //选择配置定时器通道1 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0xF; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInit(TIM3, TIM_ICInitStructure); //将结构体变量交给TIM_ICInit配置TIM3的输入捕获通道 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_2; //选择配置定时器通道2 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0xF; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInit(TIM3, TIM_ICInitStructure); //将结构体变量交给TIM_ICInit配置TIM3的输入捕获通道 /*编码器接口配置*/ TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising); //配置编码器模式以及两个输入通道是否反相 //注意此时参数的Rising和Falling已经不代表上升沿和下降沿了而是代表是否反相 //此函数必须在输入捕获初始化之后进行否则输入捕获的配置会覆盖此函数的部分配置 /*TIM使能*/ TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3定时器开始运行 } /** * 函 数获取编码器的增量值 * 参 数无 * 返 回 值自上此调用此函数后编码器的增量值 */ int16_t Encoder_Get(void) { /*使用Temp变量作为中继目的是返回CNT后将其清零*/ int16_t Temp; Temp TIM_GetCounter(TIM3); TIM_SetCounter(TIM3, 0); return Temp; } int main(void) { /*模块初始化*/ OLED_Init(); //OLED初始化 Timer_Init(); //定时器初始化 Encoder_Init(); //编码器初始化 /*显示静态字符串*/ OLED_ShowString(1, 1, Speed:); //1行1列显示字符串Speed: while (1) { OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 5); //不断刷新显示编码器测得的最新速度 } } /** * 函 数TIM2中断函数 * 参 数无 * 返 回 值无 * 注意事项此函数为中断函数无需调用中断触发后自动执行 * 函数名为预留的指定名称可以从启动文件复制 * 请确保函数名正确不能有任何差异否则中断函数将不能进入 */ void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) SET) //判断是否是TIM2的更新事件触发的中断 { Speed Encoder_Get(); //每隔固定时间段读取一次编码器计数增量值即为速度值 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIM2更新事件的中断标志位 //中断标志位必须清除 //否则中断将连续不断地触发导致主程序卡死 } }补充另外这里还有一个TRC信号也可以选择作为捕获部分的输入。这个TRC信号是来源于上面的TRC这样设计是为了无刷电机的驱动。易混淆的点TIM的IC的CNT是用来计数的CNT会转存到CCR中。TIM的IC的CCR是用来存储捕获到的CNT计数值的不同于TIM_OC输出比较的CCR用来限制占空比。用TIM的编码器接口来测试时编码器接口会托管时钟和计数器所以TIM的编码器接口在用getcount()函数时使用的是边沿计数而不是定时器的内部时钟。二编补丁CCR记录的是CNT又因为输入捕获IC的CNT记录2个上升沿/下降沿所以CCR记录的是2个相同边沿的时间间隔。设置CNT的值/* Set the Counter Register value */void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Counter){ TIMx-CNT Counter; }对上文“增量正交编码器的工作模式的补丁 ”TI2在低电平时TI1FP1是上升沿 向上计数TI1在高电平时TI2FP2是上升沿 向上计数.....以此类推对上文的 “ 用PWMI测频率和占空比 ”补丁逻辑TIM10输出比较OC输出40Hz的脉冲配置TIM4的通道2和通道1的输入捕获IC脉冲的周期计数和高电平计数。对上文的 “ 编码器接口测速 ”补丁TIM的编码器接口 用于 “ 接收正交编码器信号 ”此时编码器的计数始终受AB相 信号广理此时的CNT为边沿数量。TIM2的中断函数包含TIM3编码器的计数只有TIM2发送中断就获得一个编码器计数值因为TIM2的中断时间很短所以TIM3编码器计数值 电机转速