STM32 HAL库STM32脉冲宽度和周期测量

1万 · 2021-7-4 17:14

使用芯片：STM32F103RCT6

思路：定时器设置为1MHZ的计数频率，定时计数器增加一就是增加1us

① 首先设置为上升沿捕获，捕获上升沿记录此刻的时间计数值；
② 然后切换为下降沿捕获，捕获下降沿记录此刻的时间计数值；
③ 最后设置为上升沿捕获，捕获上升沿记录此刻的时间计数值；

对于16bit定时器，最大可计数0xFFFF，也就是65535us，那么：高电平持续的时间 = 定时器溢出计数 * 0xFFFF + 当前计数值
对于32bit定时器，最大可计数0xFFFFFFFF，也就是4294.967295s，这个时间足够测量脉冲宽度的了，那么：高电平持续的时间 = 当前计数值

高电平持续的时间 = ② - ①
周期 = ③ - ①

1万 · 2021-7-4 17:15

定时器配置

设置定时器2的计数频率为1MHz，输入捕获使用通道一，也就是PA0引脚，将PA0引脚设置为下拉模式，目的是为了在空闲时间保持信号稳定：

1万 · 2021-7-4 17:15

中断分组设置

1万 · 2021-7-4 17:15

代码配置
tim.c中添加如下代码：

__IO uint32_t TIM2_TIMEOUT_COUNT = 0; ///< 定时器2定时溢出计数
uint32_t TIM2_CAPTURE_BUF[3] = {0, 0, 0}; ///< 分别存储上升沿计数、下降沿计数、下个上升沿计数
__IO uint8_t TIM2_CAPTURE_STA = 0xFF; ///< 状态标记

/**
* 设置TIM2输入捕获极性
* @param TIM_ICPolarity：
*       TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING  ：上升沿捕获
*       TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING ：下降沿捕获
*       TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_BOTHEDGE：上升沿和下降沿都捕获
*/
inline void TIM2_SetCapturePolarity(uint32_t TIM_ICPolarity)
{
htim2.Instance->CCER &= ~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP);
htim2.Instance->CCER |= (TIM_ICPolarity & (TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP));
}

/// 定时器2时间溢出回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == htim2.Instance)
{
      TIM2_TIMEOUT_COUNT++; // 溢出次数计数
}
}

1万 · 2021-7-4 17:15

///< 输入捕获回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == htim2.Instance)
{
      switch (TIM2_CAPTURE_STA)
      {
      case 1:
      {
         printf("准备捕获下降沿...\r\n");
         TIM2_CAPTURE_BUF[0] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1) + TIM2_TIMEOUT_COUNT * 0xFFFF;
         TIM2_SetCapturePolarity(TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); // 设置为下降沿触发
         TIM2_CAPTURE_STA++;
         break;
      }
      case 2:
      {
         printf("准备捕获下个上升沿...\r\n");
         TIM2_CAPTURE_BUF[1] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1) + TIM2_TIMEOUT_COUNT * 0xFFFF;
         TIM2_SetCapturePolarity(TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); // 设置为上升沿触发
         TIM2_CAPTURE_STA++;
         break;
      }
      case 3:
      {
         printf("捕获结束...\r\n");
         printf("# end ----------------------------------------------------\r\n");
         TIM2_CAPTURE_BUF[2] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1) + TIM2_TIMEOUT_COUNT * 0xFFFF;
         HAL_TIM_IC_Stop_IT(htim, TIM_CHANNEL_1); // 停止捕获
         HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2); // 停止定时器更新中断
         TIM2_CAPTURE_STA++;
         break;
      }
      default:
         break;
      }
}
}

1万 · 2021-7-4 17:16

///< TIM2轮训状态切换
inline void TIM2_Poll(void)
{
switch (TIM2_CAPTURE_STA)
{
case 0:
{
      printf("# start ----------------------------------------------------\r\n");
      printf("准备捕获上升沿...\r\n");
      TIM2_TIMEOUT_COUNT = 0;
      __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 0); // 清除定时器2现有计数
      memset(TIM2_CAPTURE_BUF, 0, sizeof(TIM2_CAPTURE_BUF)); // 清除捕获计数
      TIM2_SetCapturePolarity(TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); // 设置为上升沿触发
      HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 启动定时器更新中断
      HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 启动捕获中断
      TIM2_CAPTURE_STA++;
      break;
}

case 4:
{
      uint32_t high  = TIM2_CAPTURE_BUF[1] - TIM2_CAPTURE_BUF[0];
      uint32_t cycle = TIM2_CAPTURE_BUF[2] - TIM2_CAPTURE_BUF[0];
      float frq = 1.0 / (((float)cycle) / 1000000.0);
      TIM2_CAPTURE_STA++;

      printf("\r\n\r\n");
      printf("################################# START #########################################\r\n");
      printf("高电平持续时间：%dms\r\n", high / 1000);
      printf("周期       ：%dms\r\n", cycle / 1000);
      printf("频率       ：%fHz\r\n", frq);
      printf("################################## END ##########################################\r\n\r\n");
      break;
}

default:
      break;
}
}

1万 · 2021-7-4 17:16

main.c：

int main()
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
DEBUG_UART_Init();
MX_TIM2_Init();
printf("================================ 系统运行！ ================================  \r\n");
while(1)
{
      TIM2_Poll();
      DEBUG_UART_RecvHandler();
}
}