STM32入门笔记(03)：STM32F103C8T6定时器的输入捕获模式和编码器模式（SPL库函数版)

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先导知识

• [1] STM32入门笔记(02)：定时器之定时器中断、输入捕获和PWM输出（SPL库函数版)

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1.定时器的输入捕获模式

本实验以 STM32F103C8T6 捕获 PB0（TIM3_CH3)引脚 高电平时间长度为例讲解定时器输入捕获。

按键一端接 PB0引脚，按键另一端接 3.3V 引脚，按键按下时 PB0引脚就会接通高电平。

定时器输入捕获实验

代码实现

TIMER.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H	
#include "sys.h"
#include "stm32f10x_tim.h"void TIM3_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);#endif

TIMER.c

#include "TIMER.h"
#include "usart.h"//定时器3通道3输入捕获配置初始化函数
void TIM3_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{	 //定义相关结构体GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个GPIO初始化的结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; //定义一个定时器初始化的结构体TIM_ICInitTypeDef  TIM3_ICInitStructure; //定义一个定时器捕获输入初始化的结构体NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义一个中断优先级初始化的结构体//使能相关时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能TIM3时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //使能GPIOB时钟//初始化 GPIOB0GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;  //PB0 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入，默认低电平，可以被外部电压拉高为高电平GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据GPIO_InitStructure的参数初始化GPIOB0GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0); //初始化PB0为低电平//初始化定时器TIM3TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct的参数初始化定时器TIM3//初始化TIM3输入捕获参数TIM3_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3; //输入捕获通道3TIM3_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	//上升沿捕获TIM3_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI3上TIM3_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	 //配置输入分频为不分频，分频决定几个捕获事件触发中断服务函数TIM3_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器为不滤波TIM_ICInit(TIM3, &TIM3_ICInitStructure); //根TIM3_ICInitStructure参数初始化定时器TIM3输入捕获//中断分组初始化NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;  //先占优先级3级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC3,ENABLE);//允许TIM3更新中断|允许TIM3通道3捕获中断	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE ); 	//使能定时器2
}u8 falling_flag=0; //下降沿捕获标志   				
u16	TIM3CH3_CAPTURE_VAL; //输入捕获计数值//定时器3中断服务程序	 
void TIM3_IRQHandler(void)
{ if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC3)&&falling_flag==0) //发生捕获事件&&捕获事件为上升沿（按键按下，B0接通高电平）{			TIM_OC3PolarityConfig(TIM3,TIM_ICPolarity_Falling); //设置为下降沿捕获falling_flag=1; //更新标志TIM_SetCounter(TIM3,0); //清除计数	//TIM3->CNT=0; //清除计数}	else if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC3)&&falling_flag==1) //发生捕获事件&&捕获事件为下降沿{		TIM3CH3_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture3(TIM3)/10; //统计上升沿事件后的高电平持续时间（按键长按时间）,//计数器频率p=主频时钟(72M)/预分频系数(psc)=72*10^6/7200=10Khz，即0.0001s=0.1ms一次计数//计数值超过arr(本程序设置为65535)将重新计数printf("TIM3CH3_CAPTURE_VAL:%d ms\r\n",TIM3CH3_CAPTURE_VAL); //向串口调试助手发送统计时间，注意时间上限为6.5535秒，超过6.5535秒会重新计数TIM_OC3PolarityConfig(TIM3,TIM_ICPolarity_Rising); //设置为上升沿捕获falling_flag=0; //更新标志TIM_SetCounter(TIM3,0);	//清除计数	//TIM3->CNT=0; //清除计数	}TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC3|TIM_IT_Update);//每次进入中断都要清空中断标志，否则主函数将无法正常执行
}

main.c

#include "TIMER.h"
#include "usart.h" 
#include "delay.h"int main(void)
{
//	static u32 i = 0;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2TIM3_Cap_Init(0xffff,7200);	//定时器计数上限为0xffff，计数频率为72M/7200uart_init(9600);while(1){		 
//    //本次例程无主函数，用户可自定义
//		i++;
//		delay_ms(200);}
}

程序说明

实现思路

• 编写定时器输入捕获初始化函数。

初始化 GPIO、定时器时钟→初始化 GPIO 引脚→初始化定时器→初始化定时器输入捕获→初始化中断分组→使能定时中断、输入捕获中断→使能定时器。

• 编写定时器中断服务函数。
  按键按下产生上升沿，激活定时器输入捕获中断，进入中断服务函数，定时器重新计数，设置为下降沿捕获；
  按键松开产生下降沿，进入中断服务函数，读取计数值，设置为上升沿捕获。

• 在主函数中定义相关初始化函数。

实现效果

• 工具 USB - TTL
• STM32F103C6T6 通过USB - TTL与串口监视助手通信，接线如下：

USB - TTL	STM32F103C6T6
RX	TX(PA9)
TX	RX(PA10)

本实验以 STM32F103C8T6 捕获 PB0（TIM3_CH3)引脚 高电平时间长度为例讲解定时器输入捕获。

按键一端接 PB0引脚，按键另一端接 3.3V 引脚，按键按下时 PB0引脚就会接通高电平。

知识要点

1.定时器输入捕获参数的初始化：选择输入捕获通道 3→选择捕获模式→选择映射方式→配置预分频→配置滤波。

2.重新设置捕获模式函数、获取计数值函数和清除计数值函数的使用。

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2.定时器的编码器模式

在 STM32F103C8T6 中，编码器使用的是定时器接口，定时器 1，2，3，4 有编码器的功能。同时只有 CH1 和 CH2可以进行编码器模式。

本实验以 B6（TIM4CH1）、B7（TIM4CH2为例。

定时器编码器实验

代码实现

ENCODER.c

#include "ENCODER.h"/*TIM4初始化为编码器接口*/
void Encoder_Init_TIM4(u16 arr,u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个引脚初始化的结构体  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;//定义一个定时器初始化的结构体TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定义一个定时器编码器模式初始化的结构体// 使能 GPIO、定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能TIM4时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能CPIOB时钟//初始化 GPIO引脚// B6(TIM4CH1)  B7(TIM4CH2)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;	//PB6、PB7GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	//根据GPIO_InitStructure的参数初始化GPIOB0//初始化定时器TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 预分频器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //选择时钟分频：不分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct的参数初始化定时器TIM4//初始化定时器编码器TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3：CH1、CH2同时计数，四分频TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure); //把TIM_ICInitStruct 中的每一个参数按缺省值填入TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;  //设置滤波器长度TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure); //根TIM_ICInitStructure参数初始化定时器TIM4编码器模式//使能定时器TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //使能定时器4
}//读取编码器计数
int Read_Encoder_TIM4(void)
{int Encoder_TIM;Encoder_TIM=TIM4->CNT; //读取计数if(Encoder_TIM>0xefff)Encoder_TIM=Encoder_TIM-0xffff; //转化计数值为有方向的值，大于0正转，小于0反转。//TIM4->CNT范围为0-0xffff，初值为0。TIM4->CNT=0; //读取完后计数清零return Encoder_TIM; //返回值
}

ENCODER.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H	
#include "sys.h"
#include "stm32f10x_tim.h"void Encoder_Init_TIM4(u16 arr,u16 psc);
int Read_Encoder_TIM4(void);#endif

mai.c

#include "ENCODER.h"
#include "usart.h"   				
#include "delay.h"int main(void)
{delay_init();uart_init(9600);Encoder_Init_TIM4(0xffff,0);while(1){		 delay_ms(200); //每隔200ms读取一次编码器计数，即速度。//可以使用定时中断实现更精准的速度计算，用户可自定义printf("Encoder=%d\r\n", Read_Encoder_TIM4());}
}

实验思路

• 编写编码器初始化函数。
  使能 GPIO、定时器时钟→初始化 GPIO(两个)引脚→初始化定时器→初始化定时器编码器→使能定时器。

• 编写读取编码器计数值函数。
  读取编码器计数并判断方向正反，读取完后将计数值清零。

• 编写主函数。
  调用相关初始化函数，在 while 循环中以一定周期读取并向串口调试助手发送编码器计数值（即电机速度），每次读取编码器计数会在读取函数中将编码器计数清零。

• 打开串口调试助手，调波特率为 9600 (uart_init(9600); ),对应主程序的函数调用打开串口。

STM32F103的编码器模式读取不了计数是怎么回事？

知识要点

• 定时器编码器模式的初始化：选择编码器模式→编码器模式结构体默认初始化→设置滤波器长度→初始化。
• 编码器计数的读取与置 0。

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参考资料

• [1] STM32F103C8T6系统板学习资料