STM32F103用Cube和HAL库构建定时器捕获

只看该作者 · 2022-1-12 17:57

STM32F103用Cube和HAL库构建定时器捕获

作者：雾里白马啸西风日期：2021年12月10日星期五

之前百度过用定时器捕获计算脉宽，大家普遍反映麻烦，且捕获程序实例不多，大家不知如何下手。部分工程师建议用外部中断来替代捕获，作者之前也采用了这个建议。最近有时间摸索，拿出开发板做了实验，花了一天时间，结果不错。以前从网络里学到很多ARM编程技巧，今天也反哺一下。

1. 先上用CubeMx设计的时钟配置图

我的开发板带8M外接晶振，因此我选HSE，经过PLL倍频。选择8倍频，因为后续做边沿捕获时，计算时间的话，需要除以8M*8倍频，可以直接移位。

这样配置得到时钟：

1) SysClk：64MHz，系统频率

2) HCLK：65MHz，提供给高速总线AHB的时钟信号

3) PCLK：提供给低速总线APB的时钟信号

a) PClk1：32MHz，而和APB1连接的tiM2~TIM7的时钟是64MHz

b) PClk2：32MHz，而和APB2连接的TIM1和TIM8的时钟是64MHz

4) FClk：64MHz，提供给CPU内核的时钟信号

2. 在CubeMx设置定时器和捕获通道

先上图，再说明

我选择了TIM3，以及它的第三通道，这个TIM3_CHANNEL3对应的管脚是PB0。大家可以自由选择通道和对应的管脚。

参数配置和中断使能配置好，其他默认就行。

说明一下，

1) 此处定时器设置的Prescaler为0，实际+1，相当于PCLK除以1，不作分频了。

2) 计数周期65535个脉冲，从0开始算实际一个周期应该是65536个。

3) auto-reload preload为Enable状态

4) 捕获设置极性为上升沿，这个可以在软件程序中改写，按需要为下降沿或上升沿。

3. 在CubeMx项目管理中设置

我用的是KEIL 5，因此选择MDK-ARM V5.

在代码生成器设置时，如下，我选择只拷贝必需的库文件，并且单独生成外围部件文件。

4. 点击生成代码按钮，生成后，打开“Open Project”，进入Keil环境。

5. 在Keil环境里面，已经有tim.c生成。

选择打开tim.c文件，找到MX_TIM3_Init(void)，在函数末尾处输入开启输入捕获和定时器的中断

/*USER CODE BEGIN TIM3_Init 2 */

if(HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3) != HAL_OK)

Error_Handler();

if(HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK)

Error_Handler();

/*USER CODE END TIM3_Init 2 */

至此，已经配置好输入上升沿捕获的配置和中断，后面的任务是获取输入脉冲的脉宽了。我的项目是对输入的高电平脉宽进行测量。

6. 在tim.c文件末尾，添加以下内容对输入脉冲进行处理

/* USERCODE BEGIN 1 */

unsignedchar bAcquireTimeTransfer2PCFlag, bCaptureControlFlag;

uint32_tTim3IRQNum = 0, TotalTimeStart, TotalTimeEnd, TotalAcquireTimeUs;

externuint32_t u32TimeRFreq;

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef*htim)

{

if( (TIM3 == htim->Instance) &&(HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3 == htim->Channel) )

{

bCaptureControlFlag =HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0); //PB0输入

if(bCaptureControlFlag) // HighLevel

{

Tim3IRQNum = 0;

TotalTimeStart =HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_3); //捕获上升沿时的计数器读数

bAcquireTimeTransfer2PCFlag= FALSE;

//捕获上升沿后，马上改变极性为Falling，以捕获脉冲下降沿

__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_3,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);

}

else// Low Level

{

TotalTimeEnd =HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_3);

TotalAcquireTimeUs = 65536 * Tim3IRQNum + TotalTimeEnd -TotalTimeStart;

TotalAcquireTimeUs >>=6;

bAcquireTimeTransfer2PCFlag= TRUE;

//change POLARITY;

__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_3, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); // Rising Edge

}

__HAL_TIM_CLEAR_IT(htim,TIM_IT_CC3);

}

voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

if(TIM3 == htim->Instance)

{

__HAL_TIM_CLEAR_IT(htim,TIM_IT_UPDATE);

if(bCaptureControlFlag)Tim3IRQNum++;

}

/* USERCODE END 1 */

1) HAL_TIM_IC_CaptureCallback和HAL_TIM_PeriodElapsedCallback是重构函数，HAL库里自带，但只是个壳，需要自己重新编写内容。

2) 之所以要使用HAL_TIM_PeriodElapsedCallback溢出回调函数，是因为脉冲有长短，以us计算，会超过65536/64M=1024us.累计高电平脉冲内的溢出次数，就可以测算长脉宽。

3) 捕获脉冲时间计算问题：

a) 捕获得知的是多少个时钟脉冲，以1KHz脉宽计算，高电平部分是500us，捕获共计32000个时钟脉冲。

b) Tim3的时钟是64MHz，这个可以用函数测得u32TimerFreq= HAL_RCC_GetPCLK1Freq()<<1;

c) 由于Prescaler=0，不分频，因此时长t=32000/(64M/(Prescaler+1))=500us.

7. 编译通过，烧写开发板，用1KHz脉冲做试验。实测高电平部分为500us，项目顺利完成。

STM32F103用Cube和HAL库构建定时器捕获

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