25/1/16 嵌入式笔记 STM32F108

输入捕获

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

1. 频率计算：

   • 通过两次捕获的计数器值之差，结合定时器的时钟频率，可以计算出信号的频率或周期。

输入捕获的配置步骤

使能定时器时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟

配置定时器基本参数

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

配置输入捕获模式

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

使能捕获中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断
NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断

使能定时器

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2

完整代码

#include "stm32f10x.h"volatile uint16_t CaptureValue1 = 0;  // 第一次捕获值
volatile uint16_t CaptureValue2 = 0;  // 第二次捕获值
volatile uint16_t Period = 0;  // 信号周期
volatile uint32_t Frequency = 0;  // 信号频率void TIM2_IC_Init(void) {// 使能TIM2时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);// 配置定时器基本参数TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);// 配置输入捕获模式TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);// 使能捕获中断TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断// 使能定时器TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}void TIM2_IRQHandler(void) {if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) {if (CaptureValue1 == 0) {// 第一次捕获CaptureValue1 = TIM_GetCapture1(TIM2);} else {// 第二次捕获CaptureValue2 = TIM_GetCapture1(TIM2);// 计算周期if (CaptureValue2 > CaptureValue1) {Period = CaptureValue2 - CaptureValue1;} else {Period = (0xFFFF - CaptureValue1) + CaptureValue2;}// 计算频率Frequency = 1000000 / Period;  // 假设定时器时钟为1MHz// 重置捕获值CaptureValue1 = 0;CaptureValue2 = 0;}// 清除中断标志TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1);}
}int main(void) {// 初始化输入捕获TIM2_IC_Init();while (1) {// 主循环}
}

编码器接口

1. 编码器接口的基本原理

1. 编码器信号：

   • 旋转编码器通常输出两路正交信号（A相和B相），用于表示旋转方向和速度。

2. 计数器：

   • 编码器接口通过捕获A相和B相的边沿信号，驱动定时器的计数器（CNT）递增或递减。

3. 速度计算：

   • 通过读取计数器的值，可以计算出编码器的旋转速度。

速度计算

• 编码器分辨率：假设编码器的分辨率为1000脉冲/转。

• 速度计算：

  • 速度 = 编码器计数器值 / 编码器分辨率。

编码器接口的配置步骤

使能定时器时钟

• STM32的外设（如定时器）默认是关闭时钟的，以节省功耗。

• 使用外设前，必须使能其时钟，否则外设无法工作。

• 这里使能了TIM2的时钟，因为我们将使用TIM2的编码器接口功能。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟

配置定时器基本参数

• 自动重装载值（TIM_Period）：

  • 设置定时器计数器的最大值。这里设置为 0xFFFF（16位定时器的最大值），表示计数器从0计数到65535后溢出。

  • 编码器模式下，计数器会根据编码器的脉冲信号递增或递减，因此需要足够大的计数范围。

• 预分频器（TIM_Prescaler）：

  • 用于分频定时器的时钟频率。这里设置为0，表示不分频，定时器直接使用输入时钟频率。

  • 如果编码器脉冲频率较高，可以适当增加预分频值以降低计数器频率。

• 时钟分频（TIM_ClockDivision）：

  • 用于分频定时器的输入时钟。这里设置为0，表示不进行额外的时钟分频。

• 计数模式（TIM_CounterMode）：

  • 设置计数器的计数模式。编码器模式下，计数模式通常设置为向上计数（TIM_CounterMode_Up），但实际计数方向由编码器信号决定。

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

配置编码器接口模式

• 编码器模式（TIM_EncoderMode_TI12）：

  • 设置定时器为编码器模式，使用TIM2的通道1和通道2（TI1和TI2）作为编码器的输入信号。

  • 编码器模式会根据A相和B相信号的边沿变化来驱动计数器递增或递减。

• 输入捕获极性（TIM_ICPolarity_Rising）：

  • 设置编码器信号的捕获边沿。这里设置为上升沿触发，表示在A相和B相信号的上升沿时捕获计数器值。

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);

配置输入捕获通道

• 通道选择（TIM_Channel）：

  • 选择定时器的通道1和通道2作为编码器的输入信号。

• 捕获极性（TIM_ICPolarity）：

  • 设置捕获信号的边沿。这里设置为上升沿触发。

• 输入选择（TIM_ICSelection）：

  • 设置输入信号的来源。这里设置为直接输入（TIM_ICSelection_DirectTI），表示直接使用TIM2的通道1和通道2作为输入。

• 输入分频（TIM_ICPrescaler）：

  • 设置输入信号的分频。这里设置为不分频（TIM_ICPSC_DIV1），表示每个边沿都触发捕获。

• 输入滤波（TIM_ICFilter）：

  • 设置输入信号的滤波。这里设置为无滤波（0x0），表示不对输入信号进行滤波。

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

 使能定时器

• 使能定时器后，定时器开始工作，计数器会根据编码器信号的变化递增或递减。

• 如果不使能定时器，编码器接口将无法工作。

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2

完整代码

#include "stm32f10x.h"volatile int16_t EncoderCount = 0;  // 编码器计数器值void TIM2_Encoder_Init(void) {// 使能TIM2时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);// 配置定时器基本参数TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);// 配置编码器接口模式TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);// 配置输入捕获通道TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);// 使能定时器TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}int main(void) {// 初始化编码器接口TIM2_Encoder_Init();while (1) {// 读取编码器计数器值EncoderCount = TIM_GetCounter(TIM2);// 主循环}
}

模数转换器

ADC基本结构

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）用于将模拟信号转换为数字信号。STM32的ADC模块通常包括以下主要部分：

1.1 模拟看门狗（Analog Watchdog）

• 作用：监控ADC转换结果，当转换结果超出设定的阈值范围时，触发中断或事件。

• 应用场景：用于检测模拟信号是否在正常范围内。

1.2 中断输出控制

• 作用：在ADC转换完成、模拟看门狗触发等事件发生时，产生中断信号。

• 应用场景：用于通知CPU处理ADC转换结果。

1.3 CPU

• 作用：处理ADC转换结果，执行相应的逻辑。

1.4 ADC转换器

• 作用：将模拟信号转换为数字信号。

• 分辨率：STM32的ADC通常支持12位分辨率，即转换结果为0到4095。

1.5 AD数据寄存器

• 作用：存储ADC转换结果。

• 规则组结果：存储规则组通道的转换结果。

• 注入组结果：存储注入组通道的转换结果。

1.6 规则组（Regular Group）

• 作用：用于常规的ADC转换，支持多个通道按顺序转换。

• 特点：规则组转换结果存储在单个寄存器中。

1.7 注入组（Injected Group）

• 作用：用于高优先级的ADC转换，支持多个通道按顺序转换。

• 特点：注入组转换结果存储在多个寄存器中，优先级高于规则组。

1.8 温度传感器

• 作用：内置温度传感器，用于测量芯片温度。

• 特点：通常连接到ADC的某个通道。

1.9 VREFINT

• 作用：内部参考电压，用于校准ADC转换结果。

• 特点：通常连接到ADC的某个通道。

1.10 START

• 作用：启动ADC转换。

• 触发方式：可以通过软件或外部事件触发。

1.11 CLOCK

• 作用：提供ADC转换的时钟信号。

• 来源：通常由RCC（Reset and Clock Control）模块提供。

1.12 触发控制

• 作用：控制ADC转换的触发方式。

• 触发源：可以是定时器、外部信号等。

1.13 RCC

• 作用：提供ADC模块的时钟信号。

• 配置：通过RCC配置ADC的时钟频率。

1.14 开关控制

• 作用：控制ADC模块的开启和关闭。

• 应用场景：用于节省功耗。

#include "stm32f10x.h"  // 包含STM32F10x系列的头文件void ADC_Init(void) {// 1. 使能GPIOA和ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);// 2. 配置GPIOA的引脚0为模拟输入模式GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // 选择引脚0GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;  // 模拟输入模式GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 3. 配置ADC1ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // 独立模式ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 单通道模式ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换模式ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 软件触发ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据右对齐ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 1个通道ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);// 4. 配置ADC1的通道0（PA0）ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);// 5. 使能ADC1ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);// 6. 校准ADC1ADC_ResetCalibration(ADC1);  // 重置校准寄存器while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待重置完成ADC_StartCalibration(ADC1);  // 开始校准while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待校准完成
}uint16_t ADC_Read(void) {// 1. 启动ADC转换ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);// 2. 等待转换完成while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));// 3. 读取转换结果return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}int main(void) {// 初始化ADCADC_Init();while (1) {// 读取ADC值uint16_t adcValue = ADC_Read();// 处理ADC值（例如：打印到串口或控制LED）// ...}
}

直接存储器DMA

通信接口

USART协议