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学习STM32CubeMX：输入捕获实验

个人学习记录

文章目录

  • 一、新建工程
  • 二、选择芯片型号
  • 三、配置时钟
  • 四、配置调试模式
  • 五、定时器（输入捕获）参数配置
  • 六、生成 Keil 工程
  • 七、中断函数写在哪
  • 八、测试示例

    • 一、新建工程

    二、选择芯片型号

    我使用的开发板是正点原子 STM32F103ZET6 核心板

    三、配置时钟

    开发板焊接了外部晶振，所以我 RCC(Reset and Cock Control) 配置选择了 Crystal/Ceramic Resonator（石英/陶瓷谐振器），配置完成后，右边的 Pinout view 里相关引脚就会被标绿。

    外部高速时钟配置完成后，进入 Clock Configuration 选项，根据实际情况，将系统时钟配置为 72 MHz，配置步骤如下，最后按下回车，软件会自动调整分频和倍频参数。

    四、配置调试模式

    ST-Link 就是 Serial Wire 调试模式，一定要设置！！！
    以前使用 M0 的芯片，不配置这个模式没出现问题，但现在这个型号，如果不配置 Serial Wire 模式，程序一旦通过 ST-Link 烧录到芯片中，芯片就再也不能被ST-Link 识别了。（后来我是通过 STMISP 工具烧录程序/擦除后才恢复正常的）

    五、定时器（输入捕获）参数配置

    我将 TIM2 的通道 1 作为输入捕获测试通道，STM32CubeMX 会默认配置 PA0 作为输入捕获的 IO 口（PA0 有该复用功能，且不需要重映像，所以自动将 PA0 设为 TIM_CH1 的 GPIO），定时器的参数设定如下图所示（输入捕获的配置可以不用改，默认捕获上升沿）：

    分频系数为 72-1，意思就是 72 分频（0表示 1 分频，1 表示 2 分频，以此类推），TIM2 的时钟频率为 72 MHz（下图中，APB1 Timer clocks 的时钟频率为 72MHz，TIM2 挂载在 APB1 上）。将其进行 72 分频后，频率变成了 1MHz，即每秒计数 1000000 次。周期设置为 1000-1（这里要减一，应该是因为计数值最小为 0），代表着一个完整的计时周期为 1000 次计数，结合定时器计数频率，定时器一次计时溢出所需的时间为 1ms。【频率决定了输入捕获的捕获周期，计时值设为 1000 只是为了方便计算】

    输入捕获需要开启定时器的中断，无论是计时溢出还是输入捕获都需要使用到中断。

    六、生成 Keil 工程

    设置 IDE 和 工程目录及名称：

    将每种外设的代码存放到不同的 .c /.h 文件中，便于管理（不然都会被放到 main.c 中）。

    下面是生成 Keil 工程中关于 TIM2（输入捕获）初始化的代码：

    /* TIM2 init function */
void MX_TIM2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 72 - 1;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 1000 - 1;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_IC_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigIC.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
  sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
  sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  sConfigIC.ICFilter = 0;
  if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */

}

    七、中断函数写在哪

    在使用标准库时，我们是将中断处理写在最底层的中断处理函数中，如 EXTI0_IRQHandler()，但 Hal 库增加了回调函数，将中断底层一些必要的操作 “隐藏” 了起来（如清除中断）。

    中断的调用顺序是（以 EXTI0 为例）：EXTI0_IRQHandler() —> HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() —> HAL_GPIO_EXTI_Callback()。

    TIM2 的中断服务函数已经在 stm32f1xx_it.c 中定义（STM32CubeMX 自动生成的）

    /**
  * @brief This function handles TIM2 global interrupt.
  */
void TIM2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */
}

    HAL_TIM_IRQHandler() 是 HAL 库的定时器总中断，里面代码很多，这里不展示，我们只需要知道一点——当 TIM2 计数值溢出或发生其他事件（如捕获到上升/下降沿信号）时，系统会执行一系列的中断回调函数，其中包括我们将要用到的 计数溢出回调函数HAL_TIM_PeriodElapsedCallback() 和 输入捕获回调函数HAL_TIM_IC_CaptureCallback()。

    八、测试示例

    实验中用到了串口，上文配置中没提及，串口配置可以参考 STM32CubeMx 学习（2）USART 串口实验

    我的实验代码的核心部分为中断回调函数：

    // 定时器计数溢出中断处理回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(IC_DONE_FLAG == 0)  // 未完成捕获
	{
		if(IC_START_FLAG == 1)  // 已经捕获到了高电平
		{
			IC_TIMES++;  // 捕获次数加一
		}
	}
}

//定时器输入捕获中断处理回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)// 捕获中断发生时执行
{
	if(IC_DONE_FLAG == 0)  // 未完成捕获
	{
		if(IC_START_FLAG == 1)  // 原来是高电平，现在捕获到一个下降沿
		{
			IC_VALUE = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);  // 获取捕获值
			TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1);  // 先清除原来的设置
			TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);// 配置为上升沿捕获
			IC_START_FLAG = 0;  // 标志复位
			IC_DONE_FLAG = 1;  // 完成一次高电平捕获
		}
		else  // 捕获还未开始，第一次捕获到上升沿
		{
			IC_TIMES = 0;  // 捕获次数清零
			IC_VALUE = 0;  // 捕获值清零
			IC_START_FLAG = 1;  // 设置捕获到了上边沿的标志
			TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1);  // 先清除原来的设置
			TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);// 配置为下降沿捕获
		}
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(htim,0);  // 定时器计数值清零
	}
}

    完整 main.c

    /* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include <stdio.h>

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */


uint32_t IC_TIMES;  // 捕获次数，单位1ms
uint8_t IC_START_FLAG;  // 捕获开始标志，1：已捕获到高电平；0：还没有捕获到高电平
uint8_t IC_DONE_FLAG;  // 捕获完成标志，1：已完成一次高电平捕获
uint16_t IC_VALUE;  // 输入捕获的捕获值

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	
	uint32_t time = 0;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);  //开启TIM2的捕获通道1
  __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);  //使能更新中断
	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		HAL_Delay(10);
		
		if(IC_DONE_FLAG == 1)  // 如果完成一次高电平捕获
		{
			IC_DONE_FLAG = 0;  // 标志清零
			time = IC_TIMES * 1000;  // 脉冲时间为捕获次数 * 1000us
			time += IC_VALUE;  // 加上捕获时间（小于1ms的部分）
			printf("High level: %d us\n", time);
		}
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */


// 定时器计数溢出中断处理回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(IC_DONE_FLAG == 0)  // 未完成捕获
	{
		if(IC_START_FLAG == 1)  // 已经捕获到了高电平
		{
			IC_TIMES++;  // 捕获次数加一
		}
	}
}

//定时器输入捕获中断处理回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)// 捕获中断发生时执行
{
	if(IC_DONE_FLAG == 0)  // 未完成捕获
	{
		if(IC_START_FLAG == 1)  // 原来是高电平，现在捕获到一个下降沿
		{
			IC_VALUE = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);  // 获取捕获值
			TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1);  // 先清除原来的设置
			TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);// 配置为上升沿捕获
			IC_START_FLAG = 0;  // 标志复位
			IC_DONE_FLAG = 1;  // 完成一次高电平捕获
		}
		else  // 捕获还未开始，第一次捕获到上升沿
		{
			IC_TIMES = 0;  // 捕获次数清零
			IC_VALUE = 0;  // 捕获值清零
			IC_START_FLAG = 1;  // 设置捕获到了上边沿的标志
			TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1);  // 先清除原来的设置
			TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);// 配置为下降沿捕获
		}
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(htim,0);  // 定时器计数值清零
	}
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

    实验效果：

    PA0 对应我开发板上的一个按键，当轻触（未按下）该按键时，串口会不停打印一些无用的高电平持续时间，这些无用脉冲的持续时间很接近， 都是 10ms 左右，说明按键的抖动电平持续时间大约为 10ms。

    当长按按键，再松开，就会打印按键按下的时间，比如下图两个被红圈圈中的数据，第一次的高电平持续时间为4.35s，第二次高电平持续时间为 1.59s。

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