10. STM32. Программирование STM32F103. TIMER. Захват сигнала
Одной из типичных задач для микроконтроллера является обработка входных сигналов. STM32 с этой задачей довольно ловко справляются с помощью таймера общего назначения. Но, прежде чем перейти к рассмотрению темы захвата сигнала таймером, сначала рассмотрим еще один пример, который является продолжением предыдущей статьи.
Работа с сонаром HC-SR04
Діаграма сигналів HC-SR04:В работе с сонаром HC-SR04 используется внешнее прерывание. Подробнее с внешними прерываниями познакомимся чуть позже. В этом примере микроконтроллер посылает сонару импульс (Trigger), который запускает измерение. Через некоторое время сонар должен "поднять" сигнал Echo - именно в этот момент начинается отсчет времени. А потом сонар сигнал Echo "опускает". В этот момент измерения заканчивается. С таймера считывается показатель счетчика и, в зависимости от измеренной длительности обратного импульса Echo, рассчитывается расстояние от сонара до препятствия. Фактически, мы измеряем время между двумя событиями. Мы это уже делали в предыдущей статье.
Диаграмма сигналов HC-SR04:
Схема подключения сонара к тестовой плате STM32F103C8:
Текст программы для работы с сонаром HC-SR04 можете скачать на странице с примерами.
Я не зря привел этот пример, потому что дальше пойдет речь о захвате сигнала таймером. Итак, измерения длины импульса на входе микроконтроллера - это типичная задача и счетчики измерять их в более простой способ, к тому же значительно точнее и без использования внешних прерываний.
Захват сигнала
На ноги контроллера выведены каналы таймеров (Смотри TIMn_CH #). где, n - номер таймера # - номер канала. Например, TIM2_CH1 - первый канал таймера TIM2.Каналы таймеров могут работать как входы (для работы с входными сигналами), и как выходы, когда таймеры генерируют выходные сигналы.
Идея захвата сигнала состоит в том, что при изменении состояния входного сигнала таймер сохраняет в специальный регистр текущее значение счетчика и вызывает прерывание. Но это еще не все. Можно настроить делитель, чтобы таймер реагировал только на каждый n-ный импульс. Также можно настроить фильтр. Фильтр используется когда сигнал зашумлённый. Фильтр работает как обратный счетчик. То есть, когда на входе сигнал изменил состояние, таймер отнимает от числа указанного в фильтре единицу и ждет следующей выборки. Проверка сигнала повторяется, пока счетчик не досчитает к нулю, и, если после этого сигнал остался стабильным -викликаеться прерывания. Для наглядности приведу диаграмму. В ней сигнал имеет шумы и нам надо отфильтровать эти шумы. На диаграмме изображена работа таймера без фильтра и с фильтром = 5.
Давайте рассмотрим пример разбора PPM сигнала. Если Вы не знаете что такое PPM, это не беда. Это довольно специфическая вещь. Важно понять, что PPM - периодический сигнал с 8-ми посылок различной длины. И нам надо измерить время между каждым из 8-ми импульсов. После 8-ми импульсов идет пауза. По ней мы будем знать, что посылка с 8-ми импульсов закончилась. За ней следует следующая посылка. PPM сигнал выглядит так:
Я приведу код программы, а ниже - объяснение:
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
void SetSysClockTo72(void)
{
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
/* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration -----------------------------*/
/* RCC system reset(for debug purpose) */
RCC_DeInit();
/* Enable HSE */
RCC_HSEConfig( RCC_HSE_ON);
/* Wait till HSE is ready */
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
/* Enable Prefetch Buffer */
//FLASH_PrefetchBufferCmd( FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
/* Flash 2 wait state */
//FLASH_SetLatency( FLASH_Latency_2);
/* HCLK = SYSCLK */
RCC_HCLKConfig( RCC_SYSCLK_Div1);
/* PCLK2 = HCLK */
RCC_PCLK2Config( RCC_HCLK_Div1);
/* PCLK1 = HCLK/2 */
RCC_PCLK1Config( RCC_HCLK_Div2);
/* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
RCC_PLLConfig(0x00010000, RCC_PLLMul_9);
/* Enable PLL */
RCC_PLLCmd( ENABLE);
/* Wait till PLL is ready */
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
{
}
/* Select PLL as system clock source */
RCC_SYSCLKConfig( RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
/* Wait till PLL is used as system clock source */
while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
{
}
}
else
{ /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock configuration.
User can add here some code to deal with this error */
/* Go to infinite loop */
while (1)
{
}
}
}
volatile uint16_t PPMBuffer[] = {0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000};
volatile uint8_t PPMi = 0;
volatile uint16_t PPMValue_Prev, PPMValue;
void ppm_init() {
GPIO_InitTypeDef gpio_cfg;
GPIO_StructInit(&gpio_cfg);
/* Timer TIM2, channel 1 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//gpio_cfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
gpio_cfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
gpio_cfg.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_Init(GPIOA, &gpio_cfg);
/* Timer TIM2 enable clock */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
/* Timer TIM2 settings */
TIM_TimeBaseInitTypeDef timer_base;
TIM_TimeBaseStructInit(&timer_base);
timer_base.TIM_Prescaler = 72;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &timer_base);
/* Signal capture settings:
- Channel: 1
- Count: Up
- Source: Input
- Divider: Disable
- Filter: Disable */
TIM_ICInitTypeDef timer_ic;
timer_ic.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
//timer_ic.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_BothEdge; # !!! BothEdge not supported
timer_ic.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
timer_ic.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
timer_ic.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
timer_ic.TIM_ICFilter = 0;
TIM_ICInit(TIM2, &timer_ic);
/* Enable Interrupt by overflow */
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2, ENABLE);
/* Timer TIM2 Enable */
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
/* Enable Interrupt of Timer TIM2 */
NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
}
void TIM2_IRQHandler(void){
volatile uint16_t PPM;
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)
{
/* Reset flag */
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2);
PPMValue_Prev = PPMValue;
PPMValue = TIM_GetCapture2(TIM2);
PPM = (PPMValue >= PPMValue_Prev) ? (PPMValue - PPMValue_Prev) : (UINT16_MAX - PPMValue_Prev + PPMValue);
if (PPM < 3000) { // Pause
PPMBuffer[PPMi] = PPM;
PPMi++;
if (PPMi > 7) {
PPMi = 0;
}
}
else {
PPMi = 0;
}
/* over-capture */
if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC2OF) != RESET)
{
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_CC2OF);
// ...
}
}
}
int main(void)
{
SetSysClockTo72();
ppm_init();
while(1)
{
// You can read PPM data from array PPMBuffer
// For example: PPMBuffer[n]; n - number of channel 0..7
}
}
Рассмотрим процедуру инициализации таймера TIM2. Сначала идет стандартная инициализация таймера с помощью структуры TIM_TimeBaseInitTypeDef. Нам важно знать, с какой частотой будет работать таймер, поэтому обязательно обращаем внимание на частоту тактирования и делитель (TIM_Prescaler):
/* Timer TIM2 enable clock */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
/* Timer TIM2 settings */
TIM_TimeBaseInitTypeDef timer_base;
TIM_TimeBaseStructInit(&timer_base);
timer_base.TIM_Prescaler = 72;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &timer_base);
А уже потом настраиваем захвата сигнала. Для этого используется структура TIM_ICInitTypeDef. Она имеет следующие параметры:
- TIM_Channel - номер канала
- TIM_ICPolarity - определяет активный фронт входного сигнала. Здесь небольшая засада. TIM_ICPolarity_BothEdge, то есть по нарастающему и убыванию фронта в STM32F103C8 не сработает. Или по на нарастающем или по убыванию фронта. В данном случае нас вполне устраивает по фронту. В начале статьи я не зря привел пример с внешними прерываниями. Именно потому, что таймер именно нашего контроллера можно настроить на захват или только фронта или только спада, пришлось искать выход, используя внешние прерывания.
- TIM_ICSelection - определяет вход
- TIM_ICPrescaler - делитель входного сигнала
- TIM_ICFilter - Фильтр (0x0 ... 0xF)
/* Signal capture settings:
- Channel: 1
- Count: Up
- Source: Input
- Divider: Disable
- Filter: Disable */
TIM_ICInitTypeDef timer_ic;
timer_ic.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
//timer_ic.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_BothEdge; # !!! BothEdge not supported
timer_ic.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
timer_ic.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
timer_ic.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
timer_ic.TIM_ICFilter = 0;
TIM_ICInit(TIM2, &timer_ic);
Включаем прерывания:
/* Enable Interrupt by overflow */
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2, ENABLE);
/* Timer TIM2 Enable */
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
/* Enable Interrupt of Timer TIM2 */
NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
Что забыли? .. Конечно! Надо настроить ногу как вход, на которую заведен второй канал второго таймера:
/* Timer TIM2, channel 1 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//gpio_cfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
gpio_cfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
gpio_cfg.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_Init(GPIOA, &gpio_cfg);
Теперь, по переднему фронту сигнала, таймер будет сохранять показание счетчика в специальный регистр и вызвать прерывание TIM2_IRQHandler, где будет высчитываться время между импульсами и сохраняться в массив PPMBuffer:
void TIM2_IRQHandler(void){
volatile uint16_t PPM;
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)
{
/* Reset flag */
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2);
PPMValue_Prev = PPMValue;
PPMValue = TIM_GetCapture2(TIM2);
PPM = (PPMValue >= PPMValue_Prev) ? (PPMValue - PPMValue_Prev) : (UINT16_MAX - PPMValue_Prev + PPMValue);
if (PPM < 3000) { // it was before 10000
PPMBuffer[PPMi] = PPM;
PPMi++;
if (PPMi > 7) {
PPMi = 0;
}
}
else {
PPMi = 0;
}
/* over-capture */
if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC2OF) != RESET)
{
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_CC2OF);
// ...
}
}
}
И, пока мы будем разбирать и высчитывать наши данные, таймер будет шагать дальше. Даже если наш контроллер был занят и обработает прерывания с задержкой, а за это время таймер уже "пошел дальше", это не беда. Значение счетчика было отложено в регистр и ожидает обработку. Считывается регистр функцией TIM_GetCapture2(). В отличие от приведенного в начале статьи примеру с внешним прерыванием, этот метод является более точным, так как на вызов прерывания и считывания показаний таймера тратится время. Иногда это бывает довольно критично. К тому же, не всегда обработка прерываний может быть выполнена немедленно.
В случае с сонаром использования захвата сигнала может и не принести заметного эффекта, но при разборе PPM сигнала результаты стали заметно стабильнее.
Желаю успехов!
Смотри также:
- 1. STM32. Программирование STM32F103. Тестовая плата. Прошивка через последовательный порт и через ST-Link программатор
- 2. STM32. Программирование. IDE для STM32
- 3. STM32. Программирование STM32F103. GPIO
- 4. STM32. Программирование STM32F103. Тактирование
- 5. STM32. Программирование STM32F103. USART
- 6. STM32. Программирование STM32F103. NVIC
- 7. STM32. Программирование STM32F103. ADC
- 8. STM32. Программирование STM32F103. DMA
- 9. STM32. Программирование STM32F103. TIMER
- 10. STM32. Программирование STM32F103. TIMER. Захват сигнала
- 11. STM32. Программирование STM32F103. TIMER. Encoder
- 12. STM32. Программирование STM32F103. TIMER. PWM
- 13. STM32. Программирование STM32F103. EXTI
- 14. STM32. Программирование STM32F103. RTC
- 15. STM32. Программирование STM32F103. BKP
- 16. STM32. Программирование STM32F103. Flash
- 17. STM32. Программирование STM32F103. Watchdog
- 18. STM32. Программирование STM32F103. Remap
- 19. STM32. Программирование STM32F103. I2C Master
- 20. STM32. Программирование STM32F103. I2C Slave
- 21. STM32. Программирование STM32F103. USB
- 22. STM32. Программирование STM32F103. PWR
- 23. STM32. Программирование STM32F103. Option bytes
- 24. STM32. Программирование STM32F103. Bootloader
- STM32. Скачать примеры
- System Workbench for STM32 Установка на Ubuntu
- Keil uVision5 – IDE для STM32
- IAR Workbench – IDE для STM32
- Управление бесколлекторным двигателем постоянного тока (BLDC) с помощью STM32
- Управление PMSM с помощью STM32
Додати коментар
Недавні записи
- 🇺🇦 FOC Board STM32F103RB 🧩
- STM32 Motor control SDK - керування оборотами мотора за допомогою потенціометра 📑
- Flask✙Gunicorn✙Nginx➭😎
- STM32 Motor control SDK - програмне керування обертам мотора
- STM32 Motor control SDK - як створити перший проект
- Vue SVG. Приклад побудови живого параметричного креслення
- Вимірювання моменту мотора
- Vue SVG - компонент. Приклад 📑
- Flask + Vue 🏁 Финальный пример 🏁
- Flask, CORS, JSON-файл. Пример#6
Tags
bldc brushless stm32 motor web html css flask atmega foc git java-script pmsm raspberry-pi python websocket mongodb esp8266 nodemcu st-link tim timer docker ngnix programmator ssd1331 ssd1306 wifi uart meteo bme280 bmp280 i2c gps mpu-6050 mpu-9250 sensors 3d-printer options usb barometer remap watchdog flash eeprom rtc bkp encoder pwm servo capture examples dma adc nvic usart gpio books battery dc-dc sms max1674 avr lcd dht11 piezo rs-232 rfid solar exti bluetooth eb-500 displays ethernet led smd soldering mpx4115a hih-4000
Архіви