初学STM32之编码器测速以及测频法的实现

已于 2025-04-09 10:14:08 修改
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文章标签： stm32 嵌入式硬件 单片机
于 2025-04-08 15:45:21 首次发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/firewood2024/article/details/147063534
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资料来着江协科技

       这篇是编码器测速，江科大的源码在测速的时候，定时器TIM2是一直在跑的，不受其它控的，它就一直隔1S读一次CNT的值。它也不管是否有输入信号。源码程序修改一下是可以实现对PWM信号以测频法的方式读取。

       笔者稍微改了一下这源码程序，让TIM3有信号输入时，TIM2才开始工作计数。源码在读连续信号的时候还是好用的，在读离散信号的时候可能就不怎么好用了。

比如我希望在某个IO口检测到一段1KHZ的频率的方波（或几次计数），方波的持续时间达到300ms，就开启某个功能，源码这个方案就不太好用，因此稍微修改了下程序。让其也满足这个条件

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
#include "Encoder.h"
#include "LED.h"

int16_t Num;			//定义在定时器中断里自增的变量
uint16_t i = 0;         //中断次数指示，TIM2是1S中断

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	Timer_Init();		//定时中断初始化
    Encoder_Init();
   // LED_Init();
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "CNT:");			//1行1列显示字符串Num:
  
	
	while (1)
	{
        if(Num != 0)
		OLED_ShowSignedNum(1, 5, Num, 5);			//不断刷新显示Num变量

	}
}

/**
  * 函    数：TIM2中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)		//判断是否是TIM2的更新事件触发的中断
	{

        Num = TIM3_GetNumber();                                  //TIM3的CNT值赋值给Num，该值在1s中断中        
        TIM_SetCounter( TIM3, 0);                               //TIM3的CNT清零    
                   
        TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);                                 //关闭TIM2定时器
        TIM_SetCounter( TIM2, 0);                               //TIM2 CNT计数清0   
        TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);                 //使能TM3捕获中断    
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);             //清除TIM2更新事件的中断标志位
    
    }
}

Encoder.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header



void Encoder_Init(void)
{
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);    //开启TIM3外设时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);   //开启GPIOA外设时钟
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                   //GPIO功能设置
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;   //时基单元设置
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision  = TIM_CKD_DIV1 ;//该处设置对于目前的程序信号好像不起作用，最起码结果上不起作用因此默认为不分频
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode  = TIM_CounterMode_Up  ;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period  = 65536-1  ;  //ARR
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler  = 1-1 ;   //Psc,设置为不分频即1个触发信号触发一次
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);
    
    TIM_ICInitTypeDef   TIM_ICInitStruct;          //信号输入捕获设置，设置了两个通道
    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStruct);
    TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1  ;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0F ;
    TIM_ICInit(TIM3,  &TIM_ICInitStruct);
    
    TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2  ;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0F ;
    TIM_ICInit(TIM3,  &TIM_ICInitStruct);
    
    TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, //编码器设置
    TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
    
    
    
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);  //TM3捕获1中断使能
    // 配置TIM3中断
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        //响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    TIM_Cmd( TIM3, ENABLE);   //时钟使能

}

 uint16_t TIM3_GetNumber(void)
{

  return TIM_GetCounter(TIM3);

}

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1) != RESET)
    {             
        
        TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2定时器                   
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1); // 清除中断标志
        TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, DISABLE);//TIM3关闭捕获中断
    }
}

修改后的代码功能：

       TIM3通道1检测到输入捕获的时候会进入中断使能定时器2，定时器2开始计时，当定时器2溢出时进入定时器2的中断读取TIM3 CNT里的值并且清0，（显然如果TIM3的输入信号频率过快的话会产生一点延时）并关闭定时器2，使能定时器3捕获中断，退出TIM2中断如果编码器还在转动又会马上进入TIM3捕获中断开启定时器2，让其再开启定时功能。

      以此为基础重写了之前的测频法程序。

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
#include "ICfeq.h"


uint16_t Num;			//定义在定时器中断里自增的变量
uint16_t i = 0;         //中断次数指示，TIM2是1S中断

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	Timer_Init();		//定时中断初始化
    IC_Init();

	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "CNT:");			//1行1列显示字符串Num:
  
	
	while (1)
	{
        if(Num != 0)
		OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5);			//不断刷新显示Num变量

	}
}

/**
  * 函    数：TIM2中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)		//判断是否是TIM2的更新事件触发的中断
	{
        //Delay_ms( 10);
        Num = TIM3_GetNumber();                                  //TIM3的CNT值赋值给Num，该值在1s中断中        
       // Delay_ms( 100);
        TIM_SetCounter( TIM3, 0);                               //TIM3的CNT清零    
                           
        TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);                                 //关闭TIM2定时器
        TIM_SetCounter( TIM2, 0);                               //TIM2 CNT计数清0 
        TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);                 //使能TM3捕获中断   
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);             //清除TIM2更新事件的中断标志位
    
    }
}

ICfeq.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header



void IC_Init(void)
{
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);    //开启TIM3外设时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);   //开启GPIOA外设时钟
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                   //GPIO功能设置
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_6 ;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;   //时基单元设置
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision  = TIM_CKD_DIV1 ;//该处设置对于目前的程序信号好像不起作用，最起码结果上不起作用因此默认为不分频
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode  = TIM_CounterMode_Up  ;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period  = 65536-1  ;  //ARR
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler  = 1-1 ;   //Psc,设置为不分频即1个触发信号触发一次
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);
    
    TIM_ICInitTypeDef   TIM_ICInitStruct;          //信号输入捕获设置
    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStruct);
    TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1  ;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising   ;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0F ;
    TIM_ICInit(TIM3,  &TIM_ICInitStruct);
//   
   
    TIM_SelectInputTrigger( TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
   TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_External1);
    
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);  //TM3捕获1中断使能
     
    // 配置TIM3中断
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        //响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    TIM_Cmd( TIM3, ENABLE);   //时钟使能

}

 uint16_t TIM3_GetNumber(void)
{

  return TIM_GetCounter(TIM3);

}

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1) != RESET)
    {             
        
        TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2定时器                   
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1); // 清除中断标志
        TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, DISABLE);//TIM3关闭捕获中断
    }
}

     程序的其它组件部分参考江科大的文件，TIM2的定时是1S，输入信号是1KHZ的PWM，输入端口是PA6，现在的程序与笔者之前的测频法比较。现在的程序更合理点，如果在主函数中断赋值语句前插入延时语句

Delay_ms( 10);
 Num = TIM3_GetNumber();                                  //TIM3的CNT

，那么最终得到的CNT值是会变大，前一个测频法程序是不会的，前一个测频法只能测试连续输入PWM。如果信号比较离散的话，它测试结果会变的不准确。

      分享一下学习过程中发生的错误，之前这个代码一直有个BUG，编码器旋钮你随便转的话可能会导致程序死机卡死。后面想了不少时间，找的问题是中断优先级照成的。

TIM3的中断控制着TIM2的中断，并且进入中断会使自身中断关闭。TIM2中断会关闭自身的定时器并使能TIM3中断，如过有中断嵌套的话，位置不对就会死机。笔者之前的中断优先级设置的不合理，就出现死机了。

firewood2024
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