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STM32 学习12 输入捕获与触摸按键

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STM32 学习12 输入捕获与触摸按键

精选 原创

STM32 学习12 输入捕获与触摸按键

  • 一、输入捕获介绍
  • 2. STM32F1 资源
  • 3. 捕获原理
  • 二、输入捕获配置步骤
  • 1. 使能时钟、设置端口模式
  • 2. 初始化定时器
  • 3. 设置捕获参数
  • 4. 开启捕获和定时器中断（溢出中断|更新中断）
  • 6. 编写定时器中断服务函数
  • 7. 使能定时器
  • 三、代码实现
  • 1. catch_utils.h
  • 2. catch_utils.c
  • 3. main.c
  • 四、触摸按键捕获

一、输入捕获介绍

输入捕获（Input Capture）是一种用于测量外部信号脉冲宽度或者频率的技术，常用于测量传感器输出、编码器信号、脉冲调制信号等。输入捕获通常通过定时器模块来实现输入捕获功能。

2. STM32F1 资源

STM32F1除了基本定时器TIM6和TIM7，其它定时器都具有输入捕获功能。

3. 捕获原理

捕获原理是指通过定时器模块捕获外部信号的特定事件，例如脉冲的上升沿或下降沿，以便测量脉冲宽度或频率。 输入捕获时，相应的ICx检测到跳变沿，TIMx_CCRx寄存器记录TIMx_CNT计数值；下次跳变时，对TIMx_CNT值进行比较。

图示如下：

STM32 学习12 输入捕获与触摸按键_初始化

注意CNT计数的次数是 STM32 学习12 输入捕获与触摸按键_初始化_02，因为在检测周期里计数可能多次溢出，需要记录溢出次数N。

由计数效数*CNT计数周期，即捕获到信号持续时间。

二、输入捕获配置步骤

1. 使能时钟、设置端口模式

定时器需要的头文件在 stm32f10_tim.h 文件中。

下面示例使用 PA0/TIM5_CH1 引脚。

STM32 学习12 输入捕获与触摸按键_学习_03
RCC_APB1PerihpClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
// GPIO 设置为输入拉低
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;

2. 初始化定时器

配置定时器的时钟源、预分频器、计数模式等。

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef *TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

3. 设置捕获参数

开启捕获。

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStrcut);

typedef struct{
   uint16_t TIM_Channel;		// 通道
   uint16_t TIM_ICPolarity;		// 捕获极性
   uint16_t TIM_ICSelection;	// 映射
   uint16_t TIM_ICPRescaler;	// 分频系数
   uint16_t TIM_ICFilter;		// 滤波器长度
} TIM_ICInitTypeDef;

// 设置通道1
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_ICPolarity_Rising);

4. 开启捕获和定时器中断（溢出中断|更新中断）

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
// 捕获通道1
TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);

NVIC_Init()

6. 编写定时器中断服务函数

TIM5_IRQHandler

7. 使能定时器

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

三、代码实现

1. catch_utils.h

#ifndef __CATCH_UTILS_H__
#define __CATCH_UTILS_H__
#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"

// 定时器溢出的次数
static u8 TIM5_Overflow = 0;
// 捕获到上升沿
static u8 TIM5_Capture = 0;
void catch_gpio_init(u16 period, u16 prescaler);
void catch_timer_enable(void);
#endif

2. catch_utils.c

#include "catch_utils.h"

#define RISING 0
#define FALLING 1


/**
 * @brief  捕获初始化
*/
void catch_gpio_init(u16 period, u16 prescaler)
{
    // GPIO 初始化
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 定时器初始化
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = period;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = prescaler;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 输入捕获初始化
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
    TIM_ICInit(TIM5, &TIM_ICInitStructure);
    TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_ICPolarity_Rising);

    // 开启捕获和定时器中断
    TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update | TIM_IT_CC1, ENABLE);
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

/**
 * 中断函数
*/
void TIM5_IRQHandler(void)
{
    // 如果捕获到，要翻转一下捕获方向，如果捕获到下降沿，就设置为上升沿，并计算捕获时间并输出
    if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1))
    {
        if (TIM5_Capture == RISING)
        {
            printf("catch rising irq, TIM5_Capture= %d \n", TIM5_Capture);
            TIM5_Capture = FALLING;
            // 关闭定时器
            TIM_Cmd(TIM5, DISABLE);
            TIM_SetCounter(TIM5, 0);
            TIM5_Overflow = 0;
            TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_ICPolarity_Falling);
            TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
        }
        else
        {
            // 捕获到下降沿
            TIM5_Capture = RISING;
            // 计算 总时间
            u16 time = TIM_GetCapture1(TIM5);
            u32 total_time = TIM5_Overflow * 0xffff + time;
            printf("catch falling irq, capture time= %d, overflow count = %d \n, total=%dus", time, TIM5_Overflow, total_time);
            TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_ICPolarity_Rising);
        }
        TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1);
    }else if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)){
        TIM5_Overflow++;
        TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update);
    }
}
/**
 * @brief 使能定时器
*/
void catch_timer_enable(void)
{
    TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
}

3. main.c

#include "gpio_utils.h"
#include "rcc_utils.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "sys_tick_utils.h"
#include "led_utils.h"
#include "usart_utils.h"
#include "stdio.h"
#include "catch_utils.h"

// 主函数
int main(void)
{
	GPIO_Configuration(); // 调用GPIO配置函数
	// tick 初始化
	sys_tick_init(72);
	led_all_off();
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	USART3_Init(9600);
	printf("starting...");

	// led 初始化
	custom_led_init();

	int i = 0;
	// 捕获初始化
	catch_gpio_init(0xffff, 72 - 1);
	catch_timer_enable();
	
	while (1) // 无限循环
	{
		delay_ms(990);
		led_lightn(i);
		i++;
		if(i>9){
			i=0;
		}
	}
}

四、触摸按键捕获

我的开发板没有带触摸组件，所以本实验使用外置的触摸按键模块。

STM32 学习12 输入捕获与触摸按键_嵌入式硬件_04

这个触摸按键在感应到触摸时，会在SIG引脚输出高电平。 直接把SIG接在 PA0 上即可使用。

但该电路对原KEY_UP按键模块有影响，开发板按键按下的时候，PA0 获取不到足够高的电平。

运行中串口输出示例

STM32 学习12 输入捕获与触摸按键_#include_05
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