25/1/16 嵌入式笔记 STM32F108

输入捕获

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

频率计算：
- 通过两次捕获的计数器值之差，结合定时器的时钟频率，可以计算出信号的频率或周期。

输入捕获的配置步骤

使能定时器时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟

配置定时器基本参数

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

配置输入捕获模式

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

使能捕获中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断
NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断

使能定时器

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2

完整代码

#include "stm32f10x.h"

volatile uint16_t CaptureValue1 = 0;  // 第一次捕获值
volatile uint16_t CaptureValue2 = 0;  // 第二次捕获值
volatile uint16_t Period = 0;  // 信号周期
volatile uint32_t Frequency = 0;  // 信号频率

void TIM2_IC_Init(void) {
    // 使能TIM2时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 配置定时器基本参数
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 71;  // 预分频值
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 配置输入捕获模式
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
    TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
    TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
    TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
    TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
    TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

    // 使能捕获中断
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能捕获中断
    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 使能TIM2中断

    // 使能定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) {
        if (CaptureValue1 == 0) {
            // 第一次捕获
            CaptureValue1 = TIM_GetCapture1(TIM2);
        } else {
            // 第二次捕获
            CaptureValue2 = TIM_GetCapture1(TIM2);

            // 计算周期
            if (CaptureValue2 > CaptureValue1) {
                Period = CaptureValue2 - CaptureValue1;
            } else {
                Period = (0xFFFF - CaptureValue1) + CaptureValue2;
            }

            // 计算频率
            Frequency = 1000000 / Period;  // 假设定时器时钟为1MHz

            // 重置捕获值
            CaptureValue1 = 0;
            CaptureValue2 = 0;
        }

        // 清除中断标志
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1);
    }
}

int main(void) {
    // 初始化输入捕获
    TIM2_IC_Init();

    while (1) {
        // 主循环
    }
}

编码器接口

1. 编码器接口的基本原理

编码器信号：

旋转编码器通常输出两路正交信号（A相和B相），用于表示旋转方向和速度。

计数器：

编码器接口通过捕获A相和B相的边沿信号，驱动定时器的计数器（CNT）递增或递减。

速度计算：

通过读取计数器的值，可以计算出编码器的旋转速度。

速度计算

编码器分辨率：假设编码器的分辨率为1000脉冲/转。
速度计算：
- 速度 = 编码器计数器值 / 编码器分辨率。

编码器接口的配置步骤

使能定时器时钟

STM32的外设（如定时器）默认是关闭时钟的，以节省功耗。
使用外设前，必须使能其时钟，否则外设无法工作。
这里使能了TIM2的时钟，因为我们将使用TIM2的编码器接口功能。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 使能TIM2时钟

配置定时器基本参数

自动重装载值（TIM_Period）：

设置定时器计数器的最大值。这里设置为 0xFFFF（16位定时器的最大值），表示计数器从0计数到65535后溢出。

编码器模式下，计数器会根据编码器的脉冲信号递增或递减，因此需要足够大的计数范围。

预分频器（TIM_Prescaler）：

用于分频定时器的时钟频率。这里设置为0，表示不分频，定时器直接使用输入时钟频率。

如果编码器脉冲频率较高，可以适当增加预分频值以降低计数器频率。

时钟分频（TIM_ClockDivision）：

用于分频定时器的输入时钟。这里设置为0，表示不进行额外的时钟分频。

计数模式（TIM_CounterMode）：

设置计数器的计数模式。编码器模式下，计数模式通常设置为向上计数（TIM_CounterMode_Up），但实际计数方向由编码器信号决定。

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

配置编码器接口模式

编码器模式（TIM_EncoderMode_TI12）：

设置定时器为编码器模式，使用TIM2的通道1和通道2（TI1和TI2）作为编码器的输入信号。

编码器模式会根据A相和B相信号的边沿变化来驱动计数器递增或递减。

输入捕获极性（TIM_ICPolarity_Rising）：

设置编码器信号的捕获边沿。这里设置为上升沿触发，表示在A相和B相信号的上升沿时捕获计数器值。

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);

配置输入捕获通道

通道选择（TIM_Channel）：

选择定时器的通道1和通道2作为编码器的输入信号。

捕获极性（TIM_ICPolarity）：

设置捕获信号的边沿。这里设置为上升沿触发。

输入选择（TIM_ICSelection）：

设置输入信号的来源。这里设置为直接输入（TIM_ICSelection_DirectTI），表示直接使用TIM2的通道1和通道2作为输入。

输入分频（TIM_ICPrescaler）：

设置输入信号的分频。这里设置为不分频（TIM_ICPSC_DIV1），表示每个边沿都触发捕获。

输入滤波（TIM_ICFilter）：

设置输入信号的滤波。这里设置为无滤波（0x0），表示不对输入信号进行滤波。

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

使能定时器

使能定时器后，定时器开始工作，计数器会根据编码器信号的变化递增或递减。

如果不使能定时器，编码器接口将无法工作。

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2

完整代码

#include "stm32f10x.h"

volatile int16_t EncoderCount = 0;  // 编码器计数器值

void TIM2_Encoder_Init(void) {
    // 使能TIM2时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 配置定时器基本参数
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF;  // 自动重装载值
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;  // 不分频
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 配置编码器接口模式
    TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);

    // 配置输入捕获通道
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICStruct;
    TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  // 选择通道1
    TIM_ICStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  // 捕获上升沿
    TIM_ICStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  // 直接输入
    TIM_ICStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  // 不分频
    TIM_ICStruct.TIM_ICFilter = 0x0;  // 无滤波
    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

    TIM_ICStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;  // 选择通道2
    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICStruct);

    // 使能定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

int main(void) {
    // 初始化编码器接口
    TIM2_Encoder_Init();

    while (1) {
        // 读取编码器计数器值
        EncoderCount = TIM_GetCounter(TIM2);

        // 主循环
    }
}

模数转换器

ADC基本结构

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）用于将模拟信号转换为数字信号。STM32的ADC模块通常包括以下主要部分：

1.1 模拟看门狗（Analog Watchdog）

作用：监控ADC转换结果，当转换结果超出设定的阈值范围时，触发中断或事件。

应用场景：用于检测模拟信号是否在正常范围内。

1.2 中断输出控制

作用：在ADC转换完成、模拟看门狗触发等事件发生时，产生中断信号。

应用场景：用于通知CPU处理ADC转换结果。

1.3 CPU

作用：处理ADC转换结果，执行相应的逻辑。

1.4 ADC转换器

作用：将模拟信号转换为数字信号。

分辨率：STM32的ADC通常支持12位分辨率，即转换结果为0到4095。

1.5 AD数据寄存器

作用：存储ADC转换结果。

规则组结果：存储规则组通道的转换结果。

注入组结果：存储注入组通道的转换结果。

1.6 规则组（Regular Group）

作用：用于常规的ADC转换，支持多个通道按顺序转换。

特点：规则组转换结果存储在单个寄存器中。

1.7 注入组（Injected Group）

作用：用于高优先级的ADC转换，支持多个通道按顺序转换。

特点：注入组转换结果存储在多个寄存器中，优先级高于规则组。

1.8 温度传感器

作用：内置温度传感器，用于测量芯片温度。

特点：通常连接到ADC的某个通道。

1.9 VREFINT

作用：内部参考电压，用于校准ADC转换结果。

特点：通常连接到ADC的某个通道。

1.10 START

作用：启动ADC转换。

触发方式：可以通过软件或外部事件触发。

1.11 CLOCK

作用：提供ADC转换的时钟信号。

来源：通常由RCC（Reset and Clock Control）模块提供。

1.12 触发控制

作用：控制ADC转换的触发方式。

触发源：可以是定时器、外部信号等。

1.13 RCC

作用：提供ADC模块的时钟信号。

配置：通过RCC配置ADC的时钟频率。

1.14 开关控制

作用：控制ADC模块的开启和关闭。

应用场景：用于节省功耗。

#include "stm32f10x.h"  // 包含STM32F10x系列的头文件

void ADC_Init(void) {
    // 1. 使能GPIOA和ADC1的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    // 2. 配置GPIOA的引脚0为模拟输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // 选择引脚0
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;  // 模拟输入模式
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 3. 配置ADC1
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
    ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  // 独立模式
    ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 单通道模式
    ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换模式
    ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 软件触发
    ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;  // 数据右对齐
    ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;  // 1个通道
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

    // 4. 配置ADC1的通道0（PA0）
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

    // 5. 使能ADC1
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

    // 6. 校准ADC1
    ADC_ResetCalibration(ADC1);  // 重置校准寄存器
    while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待重置完成
    ADC_StartCalibration(ADC1);  // 开始校准
    while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  // 等待校准完成
}

uint16_t ADC_Read(void) {
    // 1. 启动ADC转换
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

    // 2. 等待转换完成
    while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));

    // 3. 读取转换结果
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

int main(void) {
    // 初始化ADC
    ADC_Init();

    while (1) {
        // 读取ADC值
        uint16_t adcValue = ADC_Read();

        // 处理ADC值（例如：打印到串口或控制LED）
        // ...
    }
}

直接存储器DMA

通信接口

USART协议

25/1/16 嵌入式笔记 STM32F108

输入捕获的配置步骤

1. 编码器接口的基本原理

速度计算

完整代码

ADC基本结构

1.1 模拟看门狗（Analog Watchdog）

1.2 中断输出控制

1.3 CPU

1.4 ADC转换器

1.5 AD数据寄存器

1.6 规则组（Regular Group）

1.7 注入组（Injected Group）

1.8 温度传感器

1.9 VREFINT

1.10 START

1.11 CLOCK

1.12 触发控制

1.13 RCC

1.14 开关控制