基于STM32F407VG开发板做输出比较和输入捕获实验

最新推荐文章于 2025-02-15 02:50:27 发布
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文章标签： stm32 嵌入式硬件 单片机
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版权

输出比较实验：RGB彩灯通过变化PWM占空比实现呼吸灯效果

RGB彩灯原理图

在这里插入图片描述
1.2 模块概述
RGB LED 模块通过 R、 G、 B 三个引脚的 PWM 电压输入可以调节三种基色（红/蓝/绿）的强度从而实现全
彩的混色效果。
应用领域
►七彩灯
1.3 接口说明
管脚编号 名称 功能
1 GND 电源地
2 R 红灯
3 G 绿灯
4 B 蓝灯
1.4接线原理图
在这里插入图片描述
这里的原理图有误，需要将GND接到开发板3.3V的位置灯才能亮
根据原理图我们需要接三个PWM通道

代码编写及思路

查数据手册资料

1.根据数据手册，找到PA1/PA2/PA3引脚对应的定时器通道
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
这些IO口复用到对应的定时器通道都可以供我们选择
我选择的是TIM2_CH2/3/4通道

编写代码

代码思路请参考我的前面的文章：基于STM32F407系列开发板通用定时器输入捕获和输出比较功能
RGB初始化函数：

#include "rgb.h"

void rgb_Config(void)
{
	//打开PA1/2/3 TIM2时钟
	RCC->AHB1ENR |= (1<<0);//打开PA时钟
	RCC->APB1ENR |= (1<<0);//打开TIM2时钟
	
	//配置PA1/2/3端口为复用推挽输出
	GPIOA->MODER &= ~(0x3f<<2);
	GPIOA->MODER |=  (0x2a<<2);//PCA1/2/3配置为复用模式
	GPIOA->OTYPER &= ~(7<<1);//第1/2/3引脚设置为推挽输出
	GPIOA->AFR[0] &= ~(0xfff<<4);
	GPIOA->AFR[0] |=  (0x111<<4);//TIM2映射到GPIOA123端口
	
	//配置TIM2寄存器
	TIM2->CR1 &= ~(15<<1);//关闭更新禁止使能, 禁止单脉冲模式，计数递增模式，不使用中断
	TIM2->CR1 &= ~(1<<7);//arr寄存器不缓冲自动重装载
	TIM2->SMCR &= ~(7<<0);//禁止从模式
	TIM2->EGR |= (1<<0);//UG位置1
	
	//配置CCMR1/2寄存器位
	TIM2->CCMR1 &= ~(3<<8);//通道2配置为输出模式
	TIM2->CCMR2 &= ~(3<<0);//通道3配置为输出模式
	TIM2->CCMR2 &= ~(3<<8);//通道4配置为输出模式
	TIM2->CCMR1 |= (6<<12);//通道2选择PWM1模式
	TIM2->CCMR2 |= (6<<4) ;//通道3选择PWM1模式
	TIM2->CCMR2 |= (6<<12);//通道4选择PWM1模式
	
	TIM2->CCER |= (3<<4);//低电平为有效电平并使能通道2引脚输出信号
	TIM2->CCER |= (3<<8);//低电平为有效电平并使能通道3引脚输出信号
	TIM2->CCER |= (3<<12);//低电平为有效电平并使能通道4引脚输出信号
	
	TIM2->CNT = 0;
	TIM2->PSC = 83;//84分频
	TIM2->ARR = 999;//重装载值是1000,这样每个计数周期是1ms
	
	TIM2->CR1 |= (1<<0);//打开计数使能
}

主函数通过修改CCRx的值控制占空比实现呼吸灯功能

#include "main.h"
u32 i1,i2,i3;//全局变量i控制灯的占空比
int main()
{
	rgb_Config();
	while(1)
	{
		for(i1=0;i1<500;i1++)
		{
			TIM2->CCR2 = i1;
			delay_ms(5);
		}
		for(i2=0;i2<500;i2++)
		{
			TIM2->CCR3 = i2;
			delay_ms(5);
		}
		for(i3=0;i3<500;i3++)
		{
			TIM2->CCR4 = i3;
			delay_ms(5);
		}
	}
}

输入捕获实验1：按键时长捕获

通过按键触发捕获按键按下的时长，实际上需要记录按键从按下到松开计数次数即可。

#include "keytime.h"

void key_time_Config(u32 psc,u32 arr)
{
	RCC->AHB1ENR |=(1<<0);//打开PA时钟
	RCC->APB1ENR |=(1<<3);//TIM5时钟
	
	GPIOA->MODER &=~(3<<0);
	GPIOA->MODER |=(2<<0);//复用
	GPIOA->OTYPER &=~(1<<0);
	GPIOA->AFR[0] &=~(0xf<<0);
	GPIOA->AFR[0] |=(2<<0);
	
	TIM5->CR1 &=~(0xf<<1);
	TIM5->CR1 &=~(1<<7);//arr无缓冲
	TIM5->CR1 |=(2<<8);//CKD滤波分频 4分频
	TIM5->SMCR &=~(7<<0);//禁止从模式 选择内部时钟
	TIM5->DIER |=(1<<0);//周期中断使能
	TIM5->DIER |=(1<<1);//通道1中断使能

	//CH1
	TIM5->CCMR1 |=(1<<0);//通道配置为输入
	TIM5->CCMR1 |=(0xf<<4);//输入滤波 82KHz
	TIM5->CCER |=(1<<0);//使能捕获
	TIM5->CCER |=(1<<1);
	TIM5->CCER |=(1<<3);//双边沿触发
	
	TIM5->CNT=0;
	TIM5->PSC=psc-1;
	TIM5->ARR=arr-1;
	TIM5->CR1 |=(1<<0);//使能
	
	NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn,4);//占先=1 次级=0
	NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);
	
}
//编写中断服务函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{
	static u32 start_ccr=0;
	static u32 keytime=0;
	static u32 count=0;
	static u8 flag=0;
	if(TIM5->SR & (1<<0))//周期中断
	{
		TIM5->SR &=~(1<<0);
		if(flag)
		{
			count++;//按键按下开始计算进周期中断次数
		}
	}
	if(TIM5->SR & (1<<1))//通道中断
	{
		TIM5->SR &=~(1<<1);
		if(GPIOA->IDR & (1<<0))//上升沿
		{
			start_ccr=TIM5->CCR1;
			flag=1;//按键按下修改标志位
		}
		else//下降沿
		{
			keytime=(count*10000+TIM5->CCR1-start_ccr)*1;
			keytime/=1000;
			if(keytime>30)//判断按键按下的时长+消抖
			{
				printf("kt_time=%dms\r\n",keytime);
			}
			start_ccr=0;//松手后将所有静态变量清零
			keytime=0;
			count=0;
			flag=0;
		}
	}
}

输入捕获实验2：超声波测距

根据超声波器件资料手册

在这里插入图片描述
1.2 模块概述
HC-SR04 超声波测距模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
1.2.1 工作原理
1.采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平信呈。
2.模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
3.有信号返回， 通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平， 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2 。
4.测距离公式： uS/58=厘米或者 uS/148=英寸； 或是： 距离=高电平时间*声速（340M/S） /2； 建议测量周期为 60ms 以上， 以防止发射信号对回响信号的影响
应用领域
►小车测距
1.3 接口说明
管脚编号 名称 功能
1 VCC 外接 —5v 电压
2 TRIG —触发控制信号输入
3 ECHO —信号输出
4 GND —电源地
1.4接线原理图
在这里插入图片描述
1.5捕获数据流程
在这里插入图片描述

代码编写

#include "ultrasonic.h"
//PA6->TIM3_CH1
//PA7->TIM3_CH2
void ultrasonic_config(void)
{
	//打开PA时钟，TIM3时钟
	RCC->AHB1ENR |= (1<<0);//打开PA时钟
	RCC->APB1ENR |= (1<<1);//打开TIM3时钟
	//配置PA6/PA7设置为复用
	GPIOA->MODER &= ~(3<<12);
	GPIOA->MODER |=  (2<<12);//PA6配置为复用模式
	GPIOA->MODER &= ~(3<<14);
	GPIOA->MODER |=  (2<<14);//PA7配置为复用模式
	//GPIOA->OSPEEDR |= (2<<12);//PA7输出为50MHz
	GPIOA->AFR[0] &= ~(15<<24);
	GPIOA->AFR[0] |=  (2<<24);//将TIM3映射到PA6引脚
	GPIOA->AFR[0] &= ~(15<<28);
	GPIOA->AFR[0] |=  (2<<28);//将TIM3映射到PA7引脚
	//配置TIM3寄存器
	TIM3->CR1 &= ~(15<<1);//更新中断UG位产生，禁止单脉冲，递增计数
	TIM3->CR1 &= ~(1<<7);//ARR不缓冲
	TIM3->CR1 |=  (2<<8);//时钟4分频
	TIM3->SMCR &= ~(7<<0);//禁止从模式

	TIM3->DIER |= (1<<0);//使能更新周期中断
	TIM3->DIER |= (1<<2);//使能通道2中断PA7
	//TIM3->EGR |= (1<<0);//UG位置1
	//M4配置输入输出端口,PA6作为输出，PA7作为输入
	TIM3->CCMR1 &= ~(3<<0);//PA6作为输出端口
	TIM3->CCMR1 |= (6<<4);//PA6配置为PWM1模式
	
	TIM3->CCMR1 |= (1<<8);//PA7作为输入端口
	//TIM3->CCMR1 |= (3<<10);//PA7每发生 8 个事件便执行一次捕获
	TIM3->CCMR1 |= (15<<12);//PA7选择15分频输入模式
	
	TIM3->CCER |= (1<<0);//通道1--PA6输出使能
	TIM3->CCER &= ~(1<<1);//通道1高电平有效

	TIM3->CCER |= (1<<4);//通道2--PA7输入使能
	TIM3->CCER |= (1<<5);//双边沿触发
	TIM3->CCER |= (1<<7);//非反相
	//配置时基单元
	TIM3->CNT = 0;
	TIM3->PSC = 8399;//8400分频，每计数一次是100us
	TIM3->ARR = 9999;//重装载值为10000，完成一次计数周期是1s
	TIM3->CCR1 = 10;//1ms发送高电平
	NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,5);
	NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
	TIM3->CR1 |= (1<<0);//计数器使能
}
//配置中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	static u8 flag = 0;
	static u32 count = 0;
	static u32 start_ccr = 0;
	static u32 time_sum = 0;
	static float distance = 0;
	if(TIM3->SR & (1<<0))
	{  
		TIM3->SR &= ~(1<<0);//周期中断
		if(flag==1)count++;//触发检测
	}
	if(TIM3->SR & (1<<2))//触发通道中断
	{
		TIM3->SR &= ~(1<<2);
		if(GPIOA->IDR & (1<<7))
		{
			flag = 1;//触发高电平标志位置1
			start_ccr = TIM3->CCR2;
		}
	else
	{
		time_sum = 1000000*count + (TIM3->CCR2 - start_ccr)*100;//单位是微秒
		distance = time_sum/58.0;
		//distance = time_sum *0.34/2/1000;
		printf("%fcm\r\n",distance);
		flag = 0;
		count = 0;
		start_ccr = 0;
		time_sum = 0;
		distance = 0;
	}
}
}

实现效果，测距准确

在这里插入图片描述

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