STM32笔记--呼吸灯

     昨天看了PWM的产生,今天就来尝试一下呼吸灯的制作,如果PWM理解比较透彻的话,呼吸灯的制作就十分简单,原理很简单,就是改变CCR寄存器的值,来按时间输出占空比不同的方波即可,原理十分简单,在这里附上定时器输出PWM的代码和中断函数中的代码(其中呼吸灯有个数组文件需要用matlab生成),在此也不多加赘述。

   TIM3_Breathing_Init();
void TIM3_Breathing_Init(void)
{
	TIM3_GPIO_Config();
	TIM3_Mode_Config();	
}

static void TIM3_GPIO_Config(void)
 { 
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /* GPIOB clock enable */  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_0 ; 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;     
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

static void TIM3_Mode_Config(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;									
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); 						 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 255;       							
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 1999;	    							
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ;		
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  	
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;	    				
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;										  				
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;  	

  TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);	 										
  TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);						
  TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);			 									
  /* TIM3 enable counter */
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                   										
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update, ENABLE);												
	NVIC_Config_PWM();	
	
}


static void NVIC_Config_PWM(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  
  /* Configure one bit for preemption priority */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
  
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

//中断函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{	
	static uint8_t pwm_index = 0;			
	static uint8_t period_cnt = 0;			
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)	//TIM_IT_Update
 	{			
			period_cnt++;
			if(period_cnt >= 10)													{
				
				TIM3->CCR3 = indexWave[pwm_index];	
				pwm_index++;															
				if( pwm_index >=  40)												{
					pwm_index=0;								
				}
				
				period_cnt=0;												
		}
		TIM_ClearITPendingBit (TIM3, TIM_IT_Update);	
	}
}
uint8_t indexWave[] = {1,1,2,2,3,4,6,8,10,14,19,25,33,44,59,80,
	107,143,191,255,255,191,143,107,80,59,44,33,25,19,14,10,8,6,4,3,2,2,1,1};





<think>首先,用户要求我回答关于使用STM32旋转编码器控制呼吸的实现方法。引用的内容提到了一些相关教程,包括旋转编码器的使用和TIM输出比较(PWM)驱动呼吸。 关键点: - 引用[1]提到“旋转编码器控制呼吸”,这正是用户的问题。 - 引用[2]列出了STM32入门教程的目录,包括: - P10: EXTI中断示例程序(包括旋转编码器计次) - P16: TIM输出比较示例程序(PWM驱动LED呼吸- P20: 编码器接口测速程序 - P17: TIM输入捕获(可能相关) - P18: PWM输入捕获示例程序 实现方法涉及: 1. **旋转编码器接口**:用于检测旋转方向或计次。 2. **TIM定时器的PWM输出**:用于控制LED呼吸(通过改变占空比来模拟呼吸效果)。 3. **中断处理**:可能用于编码器信号的捕获。 标准步骤: - 配置旋转编码器(如通过GPIO中断或TIM编码器模式)。 - 配置TIM定时器用于PWM输出。 - 根据编码器输入调整PWM占空比以控制LED亮度。 我的回答需要: - 使用中文。 - 结构清晰,逐步解释。 - 引用提供的引用作为参考(添加引用标识如[^1])。 - 生成相关问题(在末尾添加相关问题)。 - 遵循LaTeX格式:行内数学用$...$,独立公式用$$...$$(尽管这里可能不需要复杂公式)。 - 回答可靠,基于STM32知识。 结构化回答: 1. **介绍**:简要解释旋转编码器控制呼吸的概念。 2. **实现步骤**: - 配置旋转编码器输入。 - 配置PWM输出。 - 中断处理或轮询编码器状态。 - 逻辑控制:根据旋转调整PWM占空比。 3. **代码示例**:提供简化的代码框架。 4. **引用**:自然添加引用到提供的引用。 5. **相关问题**:在末尾列出相关问题。 引用应用: - 引用[1]是关于实验笔记,提到了旋转编码器控制呼吸- 引用[2]有具体教程页码,如P10(旋转编码器计次)、P16(PWM呼吸)、P20(编码器测速)。 相关问题生成: - 基于主题,如: 1. 如何优化旋转编码器中断响应? 2. PWM占空比如何计算以实现平滑呼吸效果? 3. STM32的其他中断应用? 最终回答框架: - 开头:解释方法。 - 步骤:详细步骤。 - 代码:用代码块。 - 结尾:相关问题。 </think>以下是关于使用STM32旋转编码器控制呼吸的实现方法的详细解释。我将参考您提供的引用内容,确保回答真实可靠。引用[^1]提到这是一个实验笔记,涉及旋转编码器直接控制呼吸,而引用[^2]提供了STM32教程的目录,包括旋转编码器计次(P10)、TIM输出比较驱动LED呼吸(P16)和编码器接口测速(P20)。基于这些,我会逐步解释实现方法,包括硬件连接、软件配置和核心逻辑。整个流程基于STM32标准库(库函数),适用于初学者。 ### 1. **实现原理简述** 旋转编码器是一种输入设备,通过旋转来产生脉冲信号(如A、B相输出),可用于检测方向(顺时针或逆时针)和速度。呼吸则通过PWM(脉宽调制)技术控制LED亮度变化,模拟呼吸效果。实现的关键是: - 使用STM32的**TIM定时器编码器模式**捕获旋转信号(方向或计次)。 - 使用TIM的**输出比较模式(PWM)** 生成占空比可变的PWM信号驱动LED。 - 根据编码器输入实时调整PWM占空比(通常从0%到100%变化),实现亮度渐变[^1][^2]。 ### 2. **实现步骤** 以下是基于STM32标准库的核心步骤,引用[^2]中的教程P10(旋转编码器)和P16(PWM呼吸)作为参考。 #### 步骤1: 硬件连接 - **旋转编码器**: 将A、B相输出引脚连接到STM32的GPIO端口(如PA0和PA1)。编码器通常还需接GND和VCC。 - **LED呼吸**: 将LED连接到STM32PWM输出引脚(如PA6或PA7),并添加限流电阻。 - **参考电路**: 编码器使用中断模式或TIM编码器接口;PWM输出需支持TIM通道(如TIM3 Channel1)[^2]。 #### 步骤2: 配置GPIO和TIM定时器 在STM32初始化代码中配置以下模块: - **配置旋转编码器输入**: - 使用TIM编码器模式(避免外部中断延迟)。例如,TIM2配置为编码器接口模式,捕获A、B相信号。 - 初始化代码片段: ```c // 启用TIM2时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 配置GPIO为输入模式(PA0和PA1) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置TIM2为编码器模式 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; // 最大计数值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 不分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising); // 使用A、B相 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 启动TIM2 ``` 此配置基于引用[^2]的P10教程,实现旋转检测(如顺时针增加计数值,逆时针减少)[^2]。 - **配置PWM输出呼吸**: - 使用TIM输出比较模式生成PWM信号。例如,TIM3配置为PWM模式,驱动LED。 - 初始化代码片段: ```c // 启用TIM3时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 配置GPIO为复用输出(PA6为TIM3_CH1) GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置TIM3为PWM模式 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // PWM周期(对应频率,如1kHz) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // 预设分频(基于72MHz系统时钟,设置PWM频率为1kHz) TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比为0(LED灭) TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 初始化通道1 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启动TIM3 ``` 此配置基于引用[^2]的P16教程,实现呼吸效果(占空比渐变)[^2]。 #### 步骤3: 逻辑控制代码 在主循环或中断中,读取编码器计数值,并动态调整PWM占空比。 - **读取编码器计数**: 从TIM2的计数器值获取旋转方向(正值为顺时针,负值为逆时针)。 - **调整PWM占空比**: 根据计数值改变TIM3的捕获比较寄存器值(TIM3->CCR1),实现亮度变化。 - 示例代码框架: ```c // 在主函数循环中 while(1) { static int16_t prev_count = 0; int16_t current_count = TIM_GetCounter(TIM2); // 获取编码器当前计数值 int16_t delta = current_count - prev_count; // 计算旋转变化量 prev_count = current_count; // 根据delta调整PWM占空比(范围0-999) static uint16_t duty_cycle = 0; // 初始占空比 duty_cycle += delta * 10; // 缩放因子,控制亮度变化速度(例如,每旋转一次亮度变化10) // 限制占空比在0-999之间 if (duty_cycle > 999) duty_cycle = 999; if (duty_cycle < 0) duty_cycle = 0; // 更新PWM输出 TIM_SetCompare1(TIM3, duty_cycle); // 添加延时避免过快更新(如10ms) Delay_ms(10); } ``` 此逻辑确保旋转编码器控制LED亮度:顺时针旋转增加亮度,逆时针旋转减少亮度,形成呼吸效果。Delta值缩放因子(如10)可调节灵敏度[^1][^2]。 #### 步骤4: 优化和调试 - **中断优化**: 为避免主循环延迟,可使用TIM更新中断自动捕获编码器变化(参考引用[^2]的P10)。 - **呼吸效果平滑化**: 添加指数曲线调整占空比,使亮度变化更自然(公式: $duty = duty_{\text{max}} \times (1 - e^{-k \times t})$,其中$k$为衰减系数)。 - **实测工具**: 通过Keil调试模式(引用[^2] P10)监控TIM计数器值。 ### 3. **注意事项** - **电源稳定**: 确保编码器和LED的供电电压匹配STM32(通常3.3V)。 - **库函数兼容**: 代码基于STM32标准库,若使用HAL库需调整函数名。 - **性能问题**: 在高转速编码器下,优先使用TIM编码器模式而非外部中断(减少CPU开销)[^2]。 - 引用[^1]指出,本实验是进阶内容,建议先掌握GPIO中断和TIM基础(如引用[^2]的P5-P7教程)[^1]。
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