STM32应用霍尔转速传感器基于输入捕获

只看该作者 · 2024-1-30 16:11

霍尔转速传感器基本介绍
霍尔传感器分类和原理
我用的是开关型常开PNP型的霍尔传感器

开关型的有2种分类，一种是常开，另外一种就是常闭了
关于什么常开常闭，请看下图

常开通俗来讲，就是霍尔传感器没有检测到磁铁的时候开关就是断开的，常闭相反

只看该作者 · 2024-1-30 16:12

霍尔传感器具体分类

图片来自淘宝

只看该作者 · 2024-1-30 16:14

说明

DC-直流
AC交流
NO-常开
NC-常闭
关于为什么选用开关型常开PNP型霍尔传感器
单片机只能接收高低电平，0或者是1，
开关型常开的霍尔传感器刚好符合单片机的这个特性
检测到磁铁的时候就输出高电平或者低电平，
PNP型就是检测到磁铁的时候的输出高电平，没有检测到的时候就是低电平
实验中，给霍尔传感器5V供电，检测到磁铁，霍尔传感器就输入5V，没有检测到就是0V了

只看该作者 · 2024-1-30 16:14

只看该作者 · 2024-1-30 16:15

STM32程序实现
程序介绍
单片机STM32F103ZE
霍尔5V供电，传感器数据输出线接PA6
定时器3 通道1 输入捕获模式

只看该作者 · 2024-1-30 16:15

程序源码
TIM3_CAP.H
#ifndef __TIM3_CAP_H
#define __TIM3_CAP_H
#include "sys.h"

extern u32 TIM3_RES;//保存2次高电平之间的时间
extern u16 TIM3_CAP;//保存第二次捕获高电平时候的计数器的数值
extern u8 TIM3_FLAG;//逻辑标志

void tim3_cap_init(u16 arr,u16 psc);

#endif

只看该作者 · 2024-1-30 16:15

TIM3_CAP.H解读
定时器只能在捕获到高电平的时候，把当前计数器的数值保存下次，由于我们需要计算2次高电平的时间，所有需要一个逻辑位TIM3_FLAG
TIM3_CAP用于保存第2次定时器捕获高电平时候的计数器的数值
TIM3_RES是2次高电平总的计数器的数值
TIM3_RES乘以计数器每计一个数的时间就是总的时间了

只看该作者 · 2024-1-30 16:15

TIM3_CAP.C

#include "TIM3_CAP.h"

//定时器3  通道1  输入捕获模式

u32 TIM3_RES;//保存2次高电平之间的时间
u16 TIM3_CAP;//保存第二次捕获高电平时候的计数器的数值
u8 TIM3_FLAG;//逻辑标志

void tim3_cap_init(u16 arr,u16 psc)
{
RCC->APB1ENR|=1<<1;//开启定时器3的时钟
RCC->APB2ENR|=1<<2;//开启PA时钟
GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;//PA6配置清零
GPIOA->CRL|=0X08080000;//PA6下拉输入默认下拉
GPIOA->ODR|=0<<6;//PA6下拉

TIM3->ARR=arr;//设置自动重载值
TIM3->PSC=psc;//设置预分频值
//*********通道1设置
TIM3->CCMR1|=1<<0;//选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
TIM3->CCMR1|=0<<2;//输入不分频
TIM3->CCMR1|=0<<4;//不滤波

TIM3->CCER|=1<<0;//允许通道1捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM3->CCER|=0<<1;//通道1上升沿捕获

TIM3->DIER|=1<<0;//允许更新中断
TIM3->DIER|=1<<1;//允许通道1捕获中断
MY_NVIC_Init(2,0,TIM3_IRQn,2);//抢占2，子优先级0，组2

TIM3->CR1|=1<<0;//开启定时器3
}

void TIM3_IRQHandler(void)
{
if((TIM3_FLAG&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(TIM3->SR&0X01)//溢出
{
if(TIM3_FLAG&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM3_FLAG&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM3_FLAG|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM3_CAP=0XFFFF;
}else TIM3_FLAG++;
}
}
if(TIM3->SR&0x02)//捕获1发生捕获事件
{
if(TIM3_FLAG&0X40) //捕获到一个上升沿
{
TIM3_FLAG|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
      TIM3_CAP=TIM3->CCR1; //获取当前的捕获值.
}else//还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM3_FLAG=0; //清空
TIM3_CAP=0;
TIM3_FLAG|=0X40; //标记捕获到了上升沿
     TIM3->CNT=0; //计数器清空
}
}
}
TIM3->SR=0;//清除中断标志位
}

只看该作者 · 2024-1-30 16:15

TIM3_CAP.C解读
首先开启定时器3和GPIOA的时钟
RCC->APB1ENR|=1<<1;//开启定时器3的时钟
RCC->APB2ENR|=1<<2;//开启PA时钟

只看该作者 · 2024-1-30 16:16

接着设置PA6为下拉输入，为什么下拉输入，因为我们需要捕获高电平，如果你要捕获低电平，设置PA6为上拉输入，然后设置定时器下降沿捕获
GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;//PA6配置清零
GPIOA->CRL|=0X08080000;//PA6下拉输入默认下拉
GPIOA->ODR|=0<<6;//PA6下拉

只看该作者 · 2024-1-30 16:16

设置定时器的自动重载值和预分频值
TIM3->ARR=arr;//设置自动重载值
TIM3->PSC=psc;//设置预分频值

只看该作者 · 2024-1-30 16:16

设置通道1为输入不分频，不滤波
TIM3->CCMR1|=1<<0;//选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
TIM3->CCMR1|=0<<2;//输入不分频
TIM3->CCMR1|=0<<4;//不滤波
1
2
3
关于什么是分频，什么是滤波

只看该作者 · 2024-1-30 16:16

滤波
首先看STM32中文参考手册中的介绍

我的理解就是输入捕获采样频率也就是速度

只看该作者 · 2024-1-30 16:19

分频
贴上官方介绍

就是每几个高电平触发一次捕获
如果你设置每2个事件触发一次捕获，那么检测到2次高电平的时候才会把当前的计数器的数值保存到TIM3->CCR1寄存器中

只看该作者 · 2024-1-30 16:20

什么是TIM3->CCR1寄存器呢
看官方的介绍就知道了

也就是保存捕获的时候计数器的数值

只看该作者 · 2024-1-30 16:20

计数器的值能捕获入TIM3_CCR1寄存器和设置上升沿捕获
TIM3->CCER|=1<<0;//允许通道1捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM3->CCER|=0<<1;//通道1上升沿捕获
1
2
开启定时器更新中断和通道1捕获中断
TIM3->DIER|=1<<0;//允许更新中断
TIM3->DIER|=1<<1;//允许通道1捕获中断
1
2
设置中断分组和优先级
MY_NVIC_Init(2,0,TIM3_IRQn,2);//抢占2，子优先级0，组2
1
开启定时器3
TIM3->CR1|=1<<0;//开启定时器3

只看该作者 · 2024-1-30 16:20

TIM3中断函数解读
TIM3_FLAG是8位的，其中第7位用于标志第一次捕获，如果检测到第一次捕获就置1，第8位用于标志第二次捕获，检测到了就置1，1~6用于在检测到第一次捕获的时候定时器更新的次数

只看该作者 · 2024-1-30 16:20

MAIN.C

#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "tim3_cap.h"

int main(void)
{
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
delay_init(72); //延时初始化
uart_init(72,115200); //串口初始化为115200
tim3_cap_init(0XFFFF,72-1);//每计一个数1us 每溢出一次10ms
led_init(); //LED初始化
while(1)
{
if(TIM3_FLAG&0X80)
{
TIM3_RES=TIM3_FLAG&0X3F;
TIM3_RES*=65536; //溢出时间总和
TIM3_RES+=TIM3_CAP; //得到总的高电平时间
printf("%.3fs\r\n",0.000001*TIM3_RES); //打印总的高点平时间
TIM3_FLAG=0; //开启下一次捕获
}
LED1=!LED1;
delay_ms(200);
}
}

只看该作者 · 2024-1-30 16:21

MAIN.C解读
主函数是检测到2次高电平就通过串口打印出高电平的时间

以下头文件中是用了原子哥的头文件

#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"

只看该作者 · 2024-1-30 16:21

结果
LED1每0.2s切换亮灭状态一次，故每0.4s亮一次，结果和下图一样