文章目录前导：本文的目的与，意在于面向应用的学习单片机，故不会涉及太多的原理知识，例如寄存器之类的。
主要目的在于面向应用的学习单片机，学会单片机的基础用法，开发板采取野火的指南者f103。
作者大二小白，写的不好的地方轻点喷，欢迎评论区交流
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- 1 通用定时器简介
- 1.1简介
- 1.2 输出比较
- 1.3 输入捕获
- 2 实验
- 2.1 输出PWM
- 2.1.1提要
- 2.1.2 思路
- 2.1.3 代码编写
- 2.1.4 改变占空比
- 2.2 PWM控制颜色的亮度
- 2.3 捕获PWM周期和占空比
- 2.3.1 PWM输入模式简介
- 2.3.2 使用方法
- 2.2.3 代码
1 通用定时器简介
通用定时器框图
通用定时器包括TIM2、TIM3、TIM4和TIM5。
不同于基本定时器TIM6、7
通用定时器具有向上向下的计数功能，并且有4路的IO口引出，后文会说成四个通道，可以进行输入捕获和输出比较，PWM等等的，PWM其实就是输出比较的一个特例。也有PWM输入模式，也是输入捕获的一个特例
1.2 输出比较输出比较：当计数器CNT的值和比较器CCR(Capture Compare Register)的值相等的时候，输出信号的极性就会改变。例如翻转极性，拉高极性，或者拉低极性。直到CNT的值等于ARR的值时，再次发生跳变。此时一个周期完整结束
例如 psc配置71，period(ARR)配置999。也就是我们之前的1ms计一次。那么CCR的值配置为200。
假设最开始是高电平，每次CNT+1，加到200的时候，电平翻转，再走完剩下的800，电平再次翻转。实现百分之20占空比的方波
PWM模式原理。
1.3 输入捕获输入捕获说的通俗一点就是用定时器来记录某一段脉冲的时间，或者者我们只捕获脉冲的上升沿或者下降沿。
基本工作过程就是捕捉上升沿或者下降沿，然后触发中断。
之前的两次按键间隔计时，在那边我们用的是计时计算，也就是1ms进一次中断，通过使能和失能定时器
如果是要计算一次按键按下的时间的话，我们就可以利用输入捕获，按键按下，产生上升沿，维持一定宽度的矩形脉冲，按键松手的时候，产生下降沿，结束这个矩形脉冲。然后我们就可以通过捕获的数据，计算按键按下的时间
2 实验 2.1 输出PWM 2.1.1提要采用比较输出模式生成pwm的实现方法较为复杂，博主还没研究好，这里先不提及。
我们先用PWM模式生成pwm，较为直观简单
两种方式的差别是 PWM它只能生成四路频率相同的PWM，当你设定了PSC，ARR（自动重装载寄存器），这时PWM的频率就被定下来了。你可以通过改变各个通道的CCR寄存器来改变占空比。
但是想生成多路不同频率的PWM的话，使用PWM模式这个方法只能使用多个定时器了，但输出比较的模式，可以生成多路不同频率及占空比的PWM。
2.1.2 思路- 开启IO和TIM的时钟，使用复用功能
- 配置定时器的基本功能
- 配置定时器的输出功能，设置占空比
- 使能
基本配置部分，我们在前面的定时器里已经说过了，这里不多赘述。
查阅数据手册,使用PB0,PB1输出方波,可以发现PB0和PB1分别挂在了TIM3通道3,和TIM3通道4上
开启复用
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
定时器基本配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
输出功能配置
这里我们去头文件里找，发现有这个结构体，我们需要1，2，4，5个成员，分别配置，输出模式，输出使能，CCR寄存器，输出有效极性。
找参数的方法之前也说过了，就不提了，关于参数里的TIM_OCMode_PWM1和TIM_OCMode_PWM2的差别。
有以下说法,理解为两个模式产生的效果是相反的
代码配置如下
//设置PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //设置PWM输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //设置脉冲(CCR)的值 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; //设置PWM输出极性 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
然后我们需要把这个输出结构体,初始化到指定的通道中(这些函数都可以在手册或者stm32f10x_tim.h里找)
TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //使能通道3的预装载寄存器 TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能通道4的预装载寄存器 TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
关于倒数二三行可以参考TIM_OC3PreloadConfig的作用
完整配置代码如下
void TIM3_Init(int psc,int arr)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
//设置PWM模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
//设置PWM输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
//设置脉冲(CCP)的值
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500;
//设置PWM输出极性
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
//初始化TIM3输出结构体
TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
//使能通道3的预装载寄存器
TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
//使能通道4的预装载寄存器
TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}
主函数中
int main (void)
{
KEY_Init();//LED初始化
LED_Init();//按键初始化
TIM3_Init(72-1,1000-1); //72 * 1000 / 72 000 000 = 0.001s = 1ms
SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);
ILI9341_Init();//液晶初始化
LCD_SetColors(BLACK,WHITE);//设置白底黑字
LCD_SetFont(&Font8x16);//设置字体大小
ILI9341_Clear(0,0,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH);//清屏
ILI9341_GramScan ( 6 );//设置显示模式
LED_Color(LED_OFF);//关灯
while (1)
{
}
}
到这里,我们就实现了PB0和PB1,百分之50的PWM占空比输出
2.1.4 改变占空比可是如果要改变通道的占空比呢?
之前说过,PWM模式本质上是输出比较模式的一个特例,通过比较CNT和CCR的值来改变的电平
而有这样一套函数就是专门用来设置CCR的值的
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1); void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2); void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3); void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);
我们这里用的是通道3,4,arr设置的是1000,假设要改成1个通道输出20占空比的方波,一个输出60,那就这样改
TIM_SetCompare3(TIM3,200); TIM_SetCompare4(TIM3,600);
主函数如下
int main (void)
{
//...省略部分...
TIM_SetCompare3(TIM3,200);
TIM_SetCompare4(TIM3,600);
while (1)
{
}
}
2.2 PWM控制颜色的亮度
首先由于小灯泡是置低电平触发，所以我们先把初始化配置里的输出极性改为Low
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
主函数设置延时就可以了
while (1)
{
for(i=0;i<100;i+=5)
{
TIM_SetCompare3(TIM3,i);
Delay(0xFFFFF);
}
for(i=100;i>0;i-=5)
{
TIM_SetCompare3(TIM3,i);
Delay(0xFFFFF);
}
}
2.3 捕获PWM周期和占空比
2.3.1 PWM输入模式简介
PWM输入模式，这个模式是STM32输入捕获检测脉宽和频率的一种硬件处理机制，说白了就是STM32芯片专门用来进行对PWM进行捕获的一个功能；此方法相比较于传统的PWM的捕获方法，大大减小了代码量，提高了检测效率。
PWM输入模式中，需要两个通道的协同工作，官方给出的是CH1和CH2为一组。
为什么需要两个通道的协同工作来计算占空比的周期？
假设PWM波从0电平开始跳变 我们假设从机是通道2，主机通道1
- 第一个上升沿到来时，1，2通道同时检测到上升沿，通道1设置为复位模式。然后将TIM的CNT计数值复位到0，所以不会产生中断。
- 下一个到来的是下降沿，此时通道2发生捕获事件产生中断，将计数值存入自己的CCR2中
- 第二个上升沿来时，通道1发生捕获事件产生中断，将计数值存入自己的CCR1中，然后再次复位清零计数值
- 这样，一次捕获完成了。
- 占空比就是CCR1/CCR2 * 100%
- 频率就是SysytemClockCore/输入的psc/CCR2
只给其中一个通道分配gpio时钟即可，另一个在内部使用，我们无需顾虑。给一个通道分配gpio时钟后，设置另一个为从机且复位模式。
代码思路
- 配置中断
- 配置时基结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
- 配置输入捕获结构体
- 设置捕获通道，触发方式
- 设置捕获管角映射
- 初始化到PWM输入模式中
- 设置主从模式触发源
- 设置从机复位
- 使能主从模式并初始化定时器
void Tim4_Capture_Init()
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);
// // 为什么这里不配置才能用，配置就没法用了
// GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 ;
// GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
// GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//设置测量下限频率为1k，如果要设置到最低就用0xFFFF
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 1000;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 0xFFFF;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 72-1;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//设置捕获通道
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //设置上升沿触发
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //设置管角映射
//输入预分频。意思是控制在多少个输入周期做一次捕获，
//如果输入的信号频率没有变，测得的周期也不会变。比如选择4分频
//则每四个输入周期才做一次捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //不滤波
TIM_PWMIConfig(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
//设置触发源为IC1 要和前面的通道一样，通道2就默认变成了从模式
TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI1FP1);
TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);//设置从机复位模式
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4,TIM_MasterSlaveMode_Enable); //使能主从模式
//初始化清除标志位
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC1, ENABLE);
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC1);
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}
中断代码
//...省略全局变量...
void TIM4_IRQHandler(void)
{
//清除标志位
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC1);
//获取通道1和2的值
IC1Value = TIM_GetCapture1(TIM4);
IC2Value = TIM_GetCapture2(TIM4);
if (IC1Value != 0)
{
DutyCycle = (float)((IC2Value+1) * 100) / (IC1Value+1);
//这里的72就是刚刚输入捕获那边配置的分频数，如果配置的是36-1就要除36-1
Frequency = (SystemCoreClock/72-1)/(float)(IC1Value+1);
}
else
{
DutyCycle = 0;
Frequency = 0;
}
}
