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[其他ST产品] 一个定时器 四个channel复用映射 实现超声波四路测距

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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 12:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
定时器, 定时, 声波, channel, AN
闲来无事，转眼就要开学了，学长说超声波测距用多个定时器太low了，而且还不让用定时器计时高电平时间的方法，对此学长的建议，我虚心接受，并在他的帮助教学下，完成了一个定时器四个channal复用映射 实现超声波四路测距，极大的优化了超声波测距的方法。鉴于超声波模块的测距原理网上很多，在此不再赘述，网上关于超声波测距的方法也很多，建议阅读此文章。下面进入本篇正片。

本超声波测距方式基于hal库，参考了正点原子的滴答定时器延时函数（非阻塞型延时），进行1ms一次的超声波测距发送触发trig函数（拉高拉低某一I/O电平 时间间隔为40us）

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  1. void SysTick_Handler(void)
    

  2. {
    

  3.   /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
    


  4. 

  5.   /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
    

  6.   HAL_IncTick();
    

  7.   /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
    

  8.     hcsr04_send();
    

  9.   /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
    

  10. }//1ms 进一次
    

  11.  
    


  12. 

  13. void hcsr04_send()
    

  14. { 
    

  15.     //GPIOB->ODR|=1<<5;      //PB.5 Êä³ö¸ß
    

  16.     //GPIOB->ODR=0x00000010||GPIOB->IDR;
    

  17.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    


  18. 

  19.     delay_us(40);
    


  20. 

  21.     HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);
    

  22.     
    

  23. }


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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 12:59 | 显示全部楼层
至此，单片机已经能触发超声波模块的trig口，echo口已经能发送回波，我们需要测量超声波模块echo口的回波持续高电平时间。那么我们先完成一路超声波测回波时间，首先我们对于定时器3进行初始化，选择上升沿捕获，配置通道1，开启TIM3捕获通道1，使能中断更新，设置中断优先级，开启ITM3中断通道，使能TIM3时钟，复用推挽输入此channel对应的I/O，下拉，高速模式。打开定时器3中断服务函数。后来发现此通道的定时器捕获通道被LCD屏幕占用，果断选择I/O复用功能，查询数据手册得知STM32F103ZET6     TIM3四个捕获通道可全部复用到PC6至PC9。初始化至此完成。代码为配置四路复用I/O后的。
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:00 | 显示全部楼层
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  1. TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler;      //¶¨Ê±Æ÷¾ä±ú 
    

  2. //TIM_HandleTypeDef TIM4_Handler;      //¶¨Ê±Æ÷¾ä±ú 
    

  3. //ͨÓö¨Ê±Æ÷3Öжϳõʼ»¯
    

  4. //arr£º×Ô¶¯ÖØ×°Öµ¡£
    

  5. //psc£ºÊ±ÖÓÔ¤·ÖƵÊý
    

  6. //¶¨Ê±Æ÷Òç³öʱ¼ä¼ÆËã·½·¨:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.
    

  7. //Ft=¶¨Ê±Æ÷¹¤×÷ƵÂÊ,µ¥Î»:Mhz
    

  8. //ÕâÀïʹÓõÄÊǶ¨Ê±Æ÷3!
    

  9. void TIM3_Init(u16 arr,u16 psc)
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:00 | 显示全部楼层
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  1. {  
    

  2.         TIM_IC_InitTypeDef TIM3_CH1Config;  
    

  3.     
    

  4.     TIM3_Handler.Instance=TIM3;                          //ͨÓö¨Ê±Æ÷3
    

  5.     TIM3_Handler.Init.Prescaler=psc;                     //·ÖƵϵÊý
    

  6.     TIM3_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;    //ÏòÉϼÆÊýÆ÷
    

  7.     TIM3_Handler.Init.Period=arr;                        //×Ô¶¯×°ÔØÖµ
    

  8.     TIM3_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//ʱÖÓ·ÖƵÒò×Ó
    

  9.     HAL_TIM_IC_Init(&TIM3_Handler);                        //³õʼ»¯ÊäÈ벶»ñʱ»ù²ÎÊý
    

  10.     
    

  11.     TIM3_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING;    //ÉÏÉýÑز¶»ñ
    

  12.     TIM3_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//Ó³Éäµ½TI1ÉÏ
    

  13.     TIM3_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;          //ÅäÖÃÊäÈë·ÖƵ£¬²»·ÖƵ
    

  14.     TIM3_CH1Config.ICFilter=0;                          //ÅäÖÃÊäÈëÂ˲¨Æ÷£¬²»Â˲¨
    

  15.     HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);//ÅäÖÃTIM3ͨµÀ1
    

  16.       HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH1Config,TIM_CHANNEL_2);//ÅäÖÃTIM3ͨµÀ2
    

  17.       HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH1Config,TIM_CHANNEL_3);//ÅäÖÃTIM3ͨµÀ3
    

  18.       HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH1Config,TIM_CHANNEL_4);//ÅäÖÃTIM3ͨµÀ4
    

  19.     
    

  20.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_1);   //¿ªÆôTIM3µÄ²¶»ñͨµÀ1£¬²¢ÇÒ¿ªÆô²¶»ñÖжÏ
    

  21.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_2);   //¿ªÆôTIM3µÄ²¶»ñͨµÀ2£¬²¢ÇÒ¿ªÆô²¶»ñÖжϠ   
    

  22.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_3);   //¿ªÆôTIM3µÄ²¶»ñͨµÀ3£¬²¢ÇÒ¿ªÆô²¶»ñÖжÏ
    

  23.         HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4);   //¿ªÆôTIM3µÄ²¶»ñͨµÀ4£¬²¢ÇÒ¿ªÆô²¶»ñÖжÏ
    


  24. 


  25. 

  26.     __HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM3_Handler,TIM_IT_UPDATE);   //ʹÄܸüÐÂÖжÏ
    

  27.     
    

  28.         HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,2,0);    //ÉèÖÃÖжÏÓÅÏȼ¶£¬ÇÀÕ¼ÓÅÏȼ¶2£¬×ÓÓÅÏȼ¶0
    

  29.     HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);          //¿ªÆôITM3ÖжÏͨµÀ  
    

  30.     __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();            //ʹÄÜTIM3ʱÖÓ
    


  31. 

  32.   TIM3_Init(65535,72-1);           //¶¨Ê±Æ÷3³õʼ»¯
    


  33. 

  34.     HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_1);   
    

  35.     __HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM3_Handler,TIM_IT_UPDATE);   
    

  36. }
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:00 | 显示全部楼层
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  1. //¶¨Ê±Æ3µ×²ãÇý¶¯£¬Ê±ÖÓʹÄÜ£¬Òý½ÅÅäÖÃ
    

  2. //´Ëº¯Êý»á±»HAL_TIM_IC_Init()µ÷ÓÃ
    

  3. //htim:¶¨Ê±Æ÷3¾ä±ú
    

  4. void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
    

  5. {
    

  6.     GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    

  7.     __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();            //ʹÄÜTIM5ʱÖÓ
    

  8.     __HAL_AFIO_REMAP_TIM3_ENABLE(); //TIM3 ???????????
    

  9.         __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();                  //¿ªÆôGPIOBʱÖÓ
    

  10.         //__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE(); //?????? IO ??
    

  11.     
    

  12.     GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7| GPIO_PIN_8| GPIO_PIN_9;           //PA0
    

  13.     GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_INPUT;     //¸´ÓÃÍÆÍìÊäÈë
    

  14.     GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;        //ÏÂÀ­
    

  15.     GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//¸ßËÙ
    

  16.     HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);
    

  17.     
    

  18.     
    

  19.     HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,2,0);    //ÉèÖÃÖжÏÓÅÏȼ¶£¬ÇÀÕ¼ÓÅÏȼ¶2£¬×ÓÓÅÏȼ¶0
    

  20.     HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);          //¿ªÆôITM5ÖжÏͨµÀ  
    

  21. }
    


  22.
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:01 | 显示全部楼层
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  1. //¶¨Ê±Æ÷3ÖжϷþÎñº¯Êý
    

  2. void TIM3_IRQHandler(void)
    

  3. {
    

  4.     HAL_TIM_IRQHandler(&TIM3_Handler);                //¶¨Ê±Æ÷¹²Óô¦Àíº¯Êý
    

  5. }
    

  6.
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:01 | 显示全部楼层
定义四个变量，分别为pre_tim3_count[1],sec_tim3_count[1],flag[1],scr04_count[1],注意，此方法的核心是通过捕获上升沿与下降沿所触发的时刻计数值，记录这两个值，得到高电平时间，也就完成了测距。在初始化中，将捕获定时器的定时触发时间设置为65.5ms溢出，注意，由超声波模块的使用手册可以得知这个捕获时间也就是在trig收到高低电平时间后的时间至下一次trig收到高低电平的时间间隔，理想的一次超声波测距应该是在第一个if判断标志位里的操作，此时测量超声波模块返回高电平的时间恰好在我们定时器计数的65.5ms之内，注意，若在测量超声波模块高电平中的某一时刻定时器发生了溢出，计数清零，那么会出现这个if后的else情况此时我们将定时器捕获方式改为下降沿捕获，此时才能得到回波信号的转换为低电平的时间计数点。
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:02 | 显示全部楼层
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  1. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//²¶»ñÖжϷ¢ÉúʱִÐÐ
    

  2. {
    

  3.     if(htim == &TIM3_Handler)
    

  4.     {
    

  5.             
    

  6.         /*****************³¬Éù²¨Í¨µÀ1 PC6********************************************/
    

  7.         
    

  8.         if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)
    

  9.         {
    

  10.             if(!flag[1])
    

  11.             {
    

  12.                 //HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    

  13.                 pre_tim3_count[1] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  14.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
    

  15.                 flag[1] = !flag[1];
    

  16.             }
    

  17.             else
    

  18.                 {
    

  19.                     sec_tim3_count[1] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  20.                     __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
    

  21.                     
    

  22.                     if(pre_tim3_count[1] > pre_tim3_count[1])
    

  23.                     {
    

  24.                         scr04_count[1] = sec_tim3_count[1] - pre_tim3_count[1];
    

  25.                     }
    

  26.                     else
    

  27.                     {
    

  28.                         scr04_count[1] = 65535 - pre_tim3_count[1] + sec_tim3_count[1]+1;
    

  29.                     }
    

  30.                     flag[1] = !flag[1];
    

  31.                 }    
    

  32.             }
    

  33.         /*****************³¬Éù²¨Í¨µÀ1 PC6********************************************/        
    


  34. 


  35. 

  36.             
    

  37.             
    

  38.         /*****************³¬Éù²¨Í¨µÀ2 PC7********************************************/            
    

  39.         if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)
    

  40.         {
    

  41.             
    

  42.             if(!flag[2])
    

  43.             {
    


  44. 

  45.                 pre_tim3_count[2] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  46.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
    

  47.                 flag[2] = !flag[2];
    

  48.             }
    

  49.             else
    

  50.             {
    

  51.                 sec_tim3_count[2] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  52.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
    

  53.                 
    

  54.                 if(pre_tim3_count[2] > pre_tim3_count[2])
    

  55.                 {
    

  56.                     scr04_count[2] = sec_tim3_count[2] - pre_tim3_count[2];
    

  57.                 }
    

  58.                 else
    

  59.                 {
    

  60.                     scr04_count[2] = 65535 - pre_tim3_count[2] + sec_tim3_count[2]+1;
    

  61.                 }
    

  62.                 flag[2] = !flag[2];
    

  63.             }    
    

  64.         }        
    

  65.         
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:02 | 显示全部楼层
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  1.   if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)
    

  2.         {    
    

  3.             if(!flag[3])
    

  4.             {
    

  5.                 pre_tim3_count[3] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  6.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_3,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
    

  7.                 flag[3] = !flag[3];
    

  8.             }
    

  9.             else
    

  10.             {
    

  11.                 sec_tim3_count[3] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  12.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_3,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
    

  13.                 
    

  14.                 if(pre_tim3_count[3] > pre_tim3_count[3])
    

  15.                 {
    

  16.                     scr04_count[3] = sec_tim3_count[3] - pre_tim3_count[3];
    

  17.                 }
    

  18.                 else
    

  19.                 {
    

  20.                     scr04_count[3] = 65535 - pre_tim3_count[3] + sec_tim3_count[3]+1;
    

  21.                 }
    

  22.                 flag[3] = !flag[3];
    

  23.             }    
    

  24.             }        
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:02 | 显示全部楼层
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  1.      
    

  2.         if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4)
    

  3.         {    
    

  4.             if(!flag[4])
    

  5.             {
    

  6.                 pre_tim3_count[4] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  7.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
    

  8.                 flag[4] = !flag[4];
    

  9.             }
    

  10.             else
    

  11.             {
    

  12.                 sec_tim3_count[4] = __HAL_TIM_GetCounter(&TIM3_Handler);
    

  13.                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
    

  14.                 
    

  15.                 if(pre_tim3_count[4] > pre_tim3_count[4])
    

  16.                 {
    

  17.                     scr04_count[4] = sec_tim3_count[4] - pre_tim3_count[4];
    

  18.                 }
    

  19.                 else
    

  20.                 {
    

  21.                     scr04_count[4] = 65535 - pre_tim3_count[4] + sec_tim3_count[4]+1;
    

  22.                 }
    

  23.                 flag[4] = !flag[4];
    

  24.             }    
    

  25.             }        
    

  26.         }
    

  27.     }
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 楼主| 欢乐家园 发表于 2023-8-27 13:03 | 显示全部楼层
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  1. READ一下就完成啦。
    


  2. 

  3. void hcsr04_read()
    

  4. {
    

  5. //    if(TIM3CH1_CAPTURE_STA & 0x80)    //
    

  6. //    {
    

  7. //        time = TIM3CH1_CAPTURE_STA & 0x3F;    //
    

  8. //        time *= 65536;        //
    

  9. //        time += TIM3CH1_CAPTURE_VAL;    //
    

  10. //        distance = time * 342.62*100/2000000;
    

  11. //        LCD_ShowxNum(20, 250, distance, 20, 16, 0);
    

  12. //        TIM3CH1_CAPTURE_STA = 0;
    

  13. //    }
    

  14.     
    

  15.     distance[1] = (uint16_t)((scr04_count[1] * 342.62 * 100.0)/2000000.0);
    

  16. //    LCD_ShowString(0, 235, 20, 20, 16, "ONE");
    

  17. //    LCD_ShowxNum(40, 235, distance[1], 6, 16, 0);
    

  18.     
    

  19.     distance[2] = (uint16_t)((scr04_count[2] * 342.62 * 100.0)/2000000.0);
    

  20. //    LCD_ShowString(0, 255, 20, 20, 16, "TWO");
    

  21. //    LCD_ShowxNum(40, 255, distance[2], 6, 16, 0);    
    

  22.     
    

  23.     distance[3] = (uint16_t)((scr04_count[3] * 342.62 * 100.0)/2000000.0);
    

  24. //    LCD_ShowString(0, 275, 20, 20, 16, "TRE");
    

  25. //    LCD_ShowxNum(40, 275, distance[3], 6, 16, 0);    
    

  26.     
    

  27.     distance[4] = (uint16_t)((scr04_count[4] * 342.62 * 100.0)/2000000.0);
    

  28. //    LCD_ShowString(0, 295, 20, 20, 16, "FOU");
    

  29. //    LCD_ShowxNum(40, 295, distance[4], 6, 16, 0);    
    

  30. }
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