【蓝桥杯——物联网设计与开发】拓展模块4 - 脉冲模块

目录

一、脉冲模块

（1）资源介绍

        🔅原理图

        🔅采集原理

（2）STM32CubeMX 软件配置

（3）代码编写

（4）实验现象

二、脉冲模块接口函数封装

三、踩坑日记

（1）中断使能

（2）引脚配置

（3）ADC校准

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一、脉冲模块

（1）资源介绍

        🔅原理图

        蓝桥杯物联网竞赛实训平台提供了一个拓展接口 CN2，所有拓展模块均可直接安装在 Lora 终端上使用；

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图1        拓展接口

        脉冲模块电路原理图如下所示：

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图2        脉冲模块电路原理图

         通过两张电路图连接可知，引脚资源配置情况为：

表1 引脚资源配置情况

PULSE	MCU
PR1	PB1
PULS	PB0
LED1	PB7
LED2	PB6

        🔅采集原理

        脉冲信号由脉冲芯片产生，通过PR3滑动变阻器控制，不同阻值下的脉冲频率不同。

        通过公式可得，脉冲频率 = 脉冲周期的倒数，那么我们可以将问题转换为求取脉冲周期。

        PULS连接在PB0引脚，该引脚为定时器3的通道3，我们可以使用定时器的输入捕获模式（Input Capture direct mode）。捕获脉冲的上升沿，通过计算相邻两个上升沿之间的差值，即可得到该脉冲的周期。示意图如下所示：

图3        脉冲示意图

       ⚠️注意：由于定时器周期不为1Hz，所以这里需要用定时器时钟频率除以脉冲周期；

        定时器的计数寄存器为16位，范围是0~65535，溢出后清零重新计数。在计算脉冲周期时会遇到三种情况，如图4所示：

图4        计数不同情况

        对于情况3，如果两次获取的值相等，需要考虑是否为定时器计数异常等情况，所以一般判为error；

🟠️伪代码如下：

if(第一个上升沿)
{cnt1 = 获取定时器cnt值;
}
else if(第二个上升沿)
{cnt2 = 获取定时器cnt值;/* 判断情况 */if(cnt2 > cnt1)脉冲周期 = cnt2 - cnt1;else if(cnt2 < cnt1)脉冲周期 = 0xFFFF - cnt1 + 1 + cnt2;elseerror报错;uwFreq = 定时器时钟频率 / 脉冲周期;
}

        PR1为AD采集，参考之前的文章即可：

【蓝桥杯——物联网设计与开发】拓展模块2 - 电位器模块_lowpowerautowait-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_63116406/article/details/139212183?spm=1001.2014.3001.5501

（2）STM32CubeMX 软件配置

🔅“工程建立、时钟树配置、Debug 串行线配置、代码生成配置” 在下文中有讲解，这里不再赘述❗️

【蓝桥杯——物联网设计与开发】基础模块1- GPIO输出https://blog.csdn.net/m0_63116406/article/details/135604705?spm=1001.2014.3001.5502

1️⃣点击引脚 PB0 → 选择 TIM3_CH3 ；(此时引脚呈黄色，因为TIM还未配置）

2️⃣点击 "Timers" → 点击"TIM3" → 将 "Channel3" 栏修改为 "Input Capture direct mode"，即将 PB0 引脚配置为TIM3通道3的输入捕获模式；(此时引脚呈绿色，可以正常工作）

⚠️注意：下方参数表中：

1. 计数周期为65535；
2. 通道3输入捕获极性为上升沿或下降沿；

图5        引脚配置

3️⃣配置PB1引脚为AD采集引脚；（具体参考AD采集一文）

4️⃣初始化 OLED；（具体参考OLED一文）

5️⃣生成代码即可；

（3）代码编写

🟢️main 函数

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t puc_oled[17];    // oled显示缓存区
uint16_t pui_adc;        // adc采集值uint8_t uc_ic_state;     // 输入捕获状态，区分第一次和第二次上升沿
uint32_t uwValue1;       // 第一次上升沿的计数值
uint32_t uwValue2;       // 第二次上升沿的计数值
uint32_t uwDiff;         // 脉冲周期
uint32_t uwFreq;         // 脉冲频率
/* USER CODE END PV *//* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)                    // 判断是否为通道3中断{if(uc_ic_state == 0)    // 第一次上升沿{uwValue1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_3);    // 获取计数值uc_ic_state = 1;    // 修改状态变量}else if(uc_ic_state == 1)    // 第二次上升沿{uwValue2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_3);    // 获取计数值/* 判断情况 */if(uwValue2 > uwValue1)    uwDiff = uwValue2 - uwValue1;else if(uwValue2 < uwValue1)uwDiff = 0xFFFF - uwValue1 + 1 + uwValue2;elseError_Handler();uwFreq = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / uwDiff;    // 计算脉冲频率uc_ic_state = 0;    // 修改状态变量}}
}
/* USER CODE END 0 */
/*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_ADC_Init();MX_TIM3_Init();MX_I2C3_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */OLED_Init();HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_3);    // 开启定时器捕获中断/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* ADC采集 */HAL_ADC_Start(&hadc);if(HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 10) == HAL_OK)pui_adc = HAL_ADC_GetValue(&hadc);/* OLED显示 */sprintf((char*)puc_oled, "TIM:%u     ", uwFreq);OLED_ShowString(0, puc_oled);sprintf((char*)puc_oled, "ADC:%.2f   ", pui_adc * 3.3 / 4095);OLED_ShowString(2, puc_oled);HAL_Delay(200);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

（4）实验现象

•         旋转PR1按钮，能够实时采集AD值；
•         旋转PR3按钮，能够实时采集频率值；

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二、脉冲模块接口函数封装

🟡️定时器输入捕获中断函数

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)                    // 判断是否为通道3中断{if(uc_ic_state == 0)    // 第一次上升沿{uwValue1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_3);    // 获取计数值uc_ic_state = 1;    // 修改状态变量}else if(uc_ic_state == 1)    // 第二次上升沿{uwValue2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_3);    // 获取计数值/* 判断情况 */if(uwValue2 > uwValue1)    uwDiff = uwValue2 - uwValue1;else if(uwValue2 < uwValue1)uwDiff = 0xFFFF - uwValue1 + 1 + uwValue2;elseError_Handler();uwFreq = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / uwDiff;    // 计算脉冲频率uc_ic_state = 0;    // 修改状态变量}}
}

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三、踩坑日记

（1）中断使能

        🔅中断使能应该使用函数HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_3);否则中断无法进入；

（2）引脚配置

        🔅引脚模式配置为带上拉电阻（目前没发现不配置有什么问题）；

        🔅速度配置为Very High；

（3）ADC校准

        🔅ADC模块注意：初始化函数里面需要进行ADC校准，否则无法测量准确的值‼️