STM32-笔记20-测量按键按下时间

1101 11012024-12-30 16:17

1、按键按下的时间-思路

我们先检测下降沿信号，检测到以后，在回调函数里切换成检测上升沿信号，当两个信号都检测到的时候，这段时间就是按键按下的时间，如图所示：=>N*(ARR+1)+CCRx的值

N是在这段时间内，可能会发生的N次溢出。CCRx是寄存器中的计数，ARR打满65536-1

N个重装载值+CCRx的值

2、实验目的

  • 使 用 定 时 器 2 通 道 2 来 捕 获 按 键 2 按 下 时 间 ， 并 通 过 串 口 打 印 。
  • 计 一 个 数 的 时 间：1 u s ， P S C = 7 1 ， A R R = 6 5 5 3 5
  • 下 降 沿 捕 获 、 输 入 通 道 2 映 射 在 TI2 上 、 不 分 频 、 不 滤 波

为什么要使用定时器2通道2来捕获按键2？

这个板子只有两个按键。一个是key1，一个是key2，分别对应A0和A1引脚

原理图

产品手册（17页）

在这里可以看到，KEY1是接的定时器2通道1的ETR引脚，通过下图我们可以看出来，ETR引脚是作为一个输入源的，而我们这里是想要一个通道，所以这里使用KEY2

中文参考手册（254页）

1s = 1000 000us

P S C = 7 1

PSC+1=72

72/72MHZ

1个时间周期 = 1/1000 000 = 1us

这里使用1us来表示记一个数的时，也可以更小，A R R = 6 5 5 3 5，直接把ARR拉满

上面是对时基单元配置

下面是对通道的配置

下 降 沿 捕 获 、 输 入 通 道 2 映 射 在 TI2 上 、 不 分 频 、 不 滤 波

滤波器先不要，对边沿检测时，先对下降沿检测，然后迅速在回调函数中对上升沿进行检测。

分频器不分频

3、实现输入捕获功能

复制项目文件19，重命名为20-实现捕获功能

打开项目文件

创建文件夹ic

加载文件

编译

编译

编译

代码如下：

main.c

cpp 复制代码 
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "ic.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();//初始化led灯
    uart1_init(115200);
    //printf("hello word!\r\n");
    ic_init(72-1,65536-1);

    while(1)
    { 

    }
}

ic.c

cpp 复制代码 
#include "ic.h"
#include "stdio.h"

TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};

//初始化输入捕获函数
void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{
    TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
    ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
    ic_handle.Init.Prescaler = psc;
    ic_handle.Init.Period = arr;
    ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
    HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
    
    ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
    ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
    ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
    ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
    
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
    
}

//初始化MSP函数
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
        
        __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        
        gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
        gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
        gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
        gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
        
        HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
        
        HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
        HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    }
    
}

//中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
}

//回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    printf("捕获一个下降沿\r\n");
}

ic.h

cpp 复制代码 
#ifndef __IC_H__
#define __IC_H__
#include "sys.h"

void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr);

#endif

在ic.c函数中

ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电

如果

ic_config.ICSelection =TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;//配置输入捕获通道的输入信号选择为间接定时器输入模式。

TIM Input 1 被选择连接到 IC2。

TIM Input 2 被选择连接到 IC1。

TIM Input 3 被选择连接到 IC4。

TIM Input 4 被选择连接到 IC3。

如果这里的ic_config.ICSelection设置成下面这个参数

ic_config.ICSelection =TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;

则摁KEY1才会响应按键

这是因为定时器2则连接到通道1中

在串口助手中摁KEY2会显示

4、实现一次完整的按键动作

复制项目文件20-实现捕获功能，重命名21-捕获一次完整的按键动作

在上面实现了捕获下降沿，在这里将会实现捕获上升沿，整合就会实现一次完整的按键动作。

具体流程如下：

succeed_flag：是否发生了一次完整的按键动作标志位

falling_flag：下降沿标志，当falling_flag = 0时（默认情况下），代表下降沿捕获成功；

当falling_flag = 1时（默认情况下），代表上升沿捕获成功；

这里用到两个函数

TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2);//这行代码的作用是重置 定时器捕获通道2的触发极性。

TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2, TIM_ICPOLARITY_RISING);//这行代码的意思是：为ic_handle所指向的定时器的第二个通道配置输入捕获极性为上升沿（即输入信号从低电平变为高电平时）。

在STM32的HAL库中，TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY函数用于重置定时器的捕获通道的触发极性。具体来说，这个函数会将指定通道的触发极性设置为默认值，通常是上升沿或下降沿。

IM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2, TIM_ICPOLARITY_RISING); 这行代码是在使用STM32 HAL库（硬件抽象层库）进行定时器（TIM）的输入捕获配置时使用的。

代码流程：定义一个结构体，用于存放标志位和统计时间，在回调函数中，当用户按下按键，最初赋值是下降沿检测，检测到下降沿触发中断，响应回调函数，在回调函数中，初始的相应完整按键的标志位为0，执行if，初始响应上升沿标志位为0，执行else，在else中，将响应上升沿标志位 置1，并且将检测下降沿重置为检测上升沿，则在下次进入回调函数时，由于检测完整按键的标志位依旧为0，进入if，检测上升沿标志位为1，进入if，执行上升沿函数代码段。

代码如下：

ic.c

cpp 复制代码 
#include "ic.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"

struct
{
    uint8_t succeed_flag;//完整的按键动作标志位
    uint8_t rising_flag;//上升标志位
    uint8_t falling_flag;//下降标志位
    uint16_t timeout_cnt;//时间统计
    
}capture_status={0};//全部初始化为0

TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};

//初始化输入捕获函数
void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{
    TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
    ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
    ic_handle.Init.Prescaler = psc;
    ic_handle.Init.Period = arr;
    ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
    HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
    
    ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
    ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
    ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
    ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
    
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
    
}

//初始化MSP函数
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
        
        __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        
        gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
        gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
        gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
        gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
        
        HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
        
        HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
        HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    }
    
}

//中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
}

//回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        if(capture_status.succeed_flag == 0)//完整按键捕获标志位，等于0代表不完整
        {
            if(capture_status.rising_flag == 1)//上升沿按键捕获标志，等于1代表捕获到上升沿
            {
                printf("捕获一个上升沿\r\n");
                memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);//配置捕获为下升沿
            
            }
            else
            {
                //未捕获到上升沿，现在是下降沿
                printf("捕获一个下降沿\r\n");
                memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
                capture_status.rising_flag = 1;//置位1，表示接下来的边沿检测是上升沿的
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);//配置捕获为上升沿
            }
        }
    }
}

打开串口助手

按下按键2，串口显示

5、测量按键按下时间

回顾：如何测量按键按下的时间计算？

在按键按下的瞬间，检测到下降沿时，立刻把计时器关闭，将计数器置0，再打开（重启一下），使其从头开始计数，在未检测到上升沿之前，计数器中间可能会发生几次溢出，当检测到上升沿时，关闭计数器，查询当前计数器寄存器中的值。

复制项目文件21-捕获一次完整的按键动作，重命名为22-测量按键按下时间

__HAL_TIM_DISABLE(&ic_handle); 这行代码是在使用STM32 HAL库时，用于禁用（或停止）一个定时器的功能
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&ic_handle, 0); 这行代码在使用STM32 HAL库时，用于设置定时器的计数器值。
__HAL_TIM_ENABLE(&ic_handle);//用于打开计数器
HAL_TIM_ReadCapturedValue(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2); 这行代码在使用STM32 HAL库时，用于读取定时器指定通道的捕获值。

代码如下：

main.c

cpp 复制代码 
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "ic.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();//初始化led灯
    uart1_init(115200);
    //printf("hello word!\r\n");
    ic_init(72-1,65536-1);

    while(1)
    { 
        pressed_time_get();
        delay_ms(500);
    }
}

ic.c

cpp 复制代码 
#include "ic.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"

struct
{
    uint8_t succeed_flag;//完整的按键动作标志位
    uint8_t rising_flag;//上升标志位
    uint8_t falling_flag;//下降标志位
    uint16_t timeout_cnt;//时间统计
    
}capture_status={0};//全部初始化为0
uint16_t last_cnt = 0;

TIM_HandleTypeDef ic_handle = {0};

//初始化输入捕获函数
void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{
    TIM_IC_InitTypeDef ic_config = {0};
    ic_handle.Instance = TIM2;//定时器2
    ic_handle.Init.Prescaler = psc;
    ic_handle.Init.Period = arr;
    ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
    HAL_TIM_IC_Init(&ic_handle);
    
    ic_config.ICFilter = 0;//过滤器0，也就是不要过滤器
    ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;//下降沿捕获
    ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获
    ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//输入捕获触发信号源直接连接到对应通道的输入捕获引脚，这意味着输入捕获触发信号直接作用于定时器的输入捕获电路，不需要通过其他中间寄存器或外部电
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&ic_handle,&ic_config,TIM_CHANNEL_2);
    
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ic_handle,TIM_IT_UPDATE);//更新中断
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);
    
}

//初始化MSP函数
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
        
        __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        
        gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//复式推挽输出
        gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_1;//引脚1
        gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;//上拉输出
        gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//高速
        
        HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstruct);
        
        HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);//外部中断号，抢占优先级/响应优先级
        HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    }
    
}

//中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&ic_handle);
}

//回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        if(capture_status.succeed_flag == 0)//完整按键捕获标志位，等于0代表不完整
        {
            if(capture_status.rising_flag == 1)//上升沿按键捕获标志，等于1代表捕获到上升沿
            {
                printf("捕获一个上升沿\r\n");
                capture_status.succeed_flag = 1;//检测到一个完整的按键动作
                
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);//配置捕获为下升沿
                last_cnt = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&ic_handle, TIM_CHANNEL_2);//用于读取定时器指定通道的捕获值。
            }
            else
            {
                //未捕获到上升沿，现在是下降沿
                printf("捕获一个下降沿\r\n");
                memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
                capture_status.rising_flag = 1;//置位1，表示接下来的边沿检测是上升沿的
                __HAL_TIM_DISABLE(&ic_handle); //用于禁用（或停止）一个定时器的功能
                __HAL_TIM_SET_COUNTER(&ic_handle, 0);//用于设置定时器的计数器值。
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2);//重置捕获通道2
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&ic_handle,TIM_CHANNEL_2,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);//配置捕获为上升沿
                __HAL_TIM_ENABLE(&ic_handle);//用于打开计数器
            }
        }
    }
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//溢出中断回调函数
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
       if(capture_status.succeed_flag == 0)//在没有产生完整按键时
       {
           if(capture_status.rising_flag == 1)//边沿检测标志位等于1，代表在产生下降沿之后，上升沿之前这段时间，产生的溢出进行计数
           {
               capture_status.timeout_cnt++;
           }
       }
    }
}
void pressed_time_get(void)
{
    if(capture_status.succeed_flag == 1)//产生完整按键之后，执行下面代码，未产生完整按键，不执行下面代码
    {
        printf("按下时间为：%d \r\n",capture_status.timeout_cnt * 65536 + last_cnt);
        memset(&capture_status,0,sizeof(capture_status));//对一整个结构体的清零
    }
}

ic.h

cpp 复制代码 
#ifndef __IC_H__
#define __IC_H__
#include "sys.h"

void ic_init(uint16_t psc,uint16_t arr);
void pressed_time_get(void);

#endif

打开串口助手

按下KEY2

可计算按键按下的时间

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