最近在逛论坛,看到几个帖子都在咨询如何控制单片机输出固定的数量的pwm脉冲,用于控制电机的转停,刚好前两天本人也需要该功能做测试,我是输出pwm给伺服电机驱动器,驱动器以位置模式工作,收到脉冲就控制电机转动,如果需要精确控制电机转过的角度,就需要给驱动器输入固定数量的脉冲。于是我便用stm32f031的双定时器实现了该功能,下文便详细描述。
我在进行代码编译之前也在网络上搜索过相应的方法,总结起来一共五个方法:
1、单脉冲法,需要一个脉冲中断一次,中断次数多,影响效率
2、一个定时器输出pwm,另一定时器使用输入捕获进行中断计数,与方法1一样,同样需要频繁的中断
3、用主从定时器门控方式,比较繁琐
4、用一个定时器(从)作为另一个定时器(主)的外部时钟触发源
5、高级定时器t1、t8的重复计数方式,rcr计数中断,看手册好像这种方式最简单,能满足一部分人要求,缺点是寄存器只有8位,最多实现255个脉冲计数输出。
我在最初时使用了第2和方法,该方法对于我来说你叫简单,后来在写这篇文章时选择了第4个方法,总结起来还是4比较靠谱,但是这里的第2方法也描述一下,便于大家选择。
方法2:
因为条件限制,干脆说为了省事,我在原来用于其他功能的板子上进行测试,因为只开放了pb3和pb4,所以这里只好用tim2和tim3进行测试。
tim2用于产生pwm脉冲输出,在输出给驱动器的同时将该脉冲也接到pb4,也就是tim3的输入口,这样tim3也能接收到tim2发出的脉冲,tim3只需要配置为输入捕获,并开启中断,便可以在每次脉冲到来进入中断,在tim3的中断中去计数,达到需要的脉冲数便关闭tim2便可。
首先依旧是初始化端口:
先贴一下time.h文件:
* 定义防止递归包含 ----------------------------------------------------------*/#ifndef _timer_h#define _timer_h /* 包含的头文件 --------------------------------------------------------------*/#include stm32f0xx.h /* 宏定义 --------------------------------------------------------------------*/#define tim6_counter_clock 1000000 //计数时钟(1m次/秒) //预分频值#define tim6_prescaler_value (systemcoreclock/tim6_counter_clock - 1)#define tim6_period_timing (10 - 1) //定时周期(相对于计数时钟:1周期 = 1计数时钟) #define tim2_counter_clock 24000000 //计数时钟(24m次/秒) //预分频值#define tim2_prescaler_value (systemcoreclock/tim2_counter_clock - 1) /* 函数申明 ------------------------------------------------------------------*/void systick_init(void);void delay_ms(__io uint32_t ntime);void timingdelay_decrement(void);void delay(uint32_t
temp);void delay_us(uint32_t nus);void delay_init();
void timer_initializes(void); void timdelay_n10us(uint16_t times);void timdelay_nms(uint16_t times);void timdelay_ns(uint16_t times); void timer_pwm_gpio_configuration(void);void tim2_ch2_pwm(uint32_t freq, uint16_t dutycycle);void timer_ic_configuration(void); #endif /* _timer_h */
因为我的时钟初始化是单独定义的,所以这里未进行时钟的初始化,在参考的我的代码时需注意:
void timer_pwm_gpio_configuration(void){ gpio_inittypedef gpio_initstructure; gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_3; //tim2引脚 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_af; //复用模式 gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; //高速输出 gpio_initstructure.gpio_otype = gpio_otype_pp; //推完输出 gpio_initstructure.
gpio_pupd = gpio_pupd_up; //上拉 gpio_init(gpiob, &gpio_initstructure); gpio_pinafconfig(gpiob, gpio_pinsource3, gpio_af_2); //复用配置 gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_4; //tim3引脚 gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_af; //复用模式 gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz;
//高速输出 gpio_initstructure.gpio_otype = gpio_otype_pp; //推完输出 gpio_initstructure.gpio_pupd = gpio_pupd_nopull; //无上下拉(浮空) gpio_init(gpiob, &gpio_initstructure); gpio_pinafconfig(gpiob, gpio_pinsource4, gpio_af_1); }
配置定时器2,tim2作为pwm的脉冲输出:
/************************************************函数名称 :tim2_ch2_pwm功 能 :定时器2通道2输出pwm参 数 :freq -------- 频率 dutycycle --- 占空比返 回 值 :无作 者 :呐咯密密*************************************************/void tim2_ch2_pwm(uint32_t freq, uint16_t dutycycle){ tim_timebaseinittypedef tim_timebasestructure; tim_ocinittypedef tim_ocinitstructure; uint16_t tim2_period; uint16_t tim2_pulse; tim2_period = (uint16_t)(tim2_counter_clock/freq - 1); //计算出计数周期(决定输出的频率) tim2_pulse = (tim2_period + 1)*dutycycle / 100; //计算出脉宽值(决定pwm占空比) /* tim2时基单元配置 */ tim_timebasestructure.tim_prescaler = tim2_prescaler_value; //预分频值 tim_timebasestructure.tim_countermode = tim_countermode_up;
//向上计数模式 tim_timebasestructure.tim_period = tim2_period; //定时周期(自动从装载寄存器arr的值) tim_timebasestructure.tim_clockdivision = tim_ckd_div1; //时钟分频因子 tim_timebaseinit(tim2, &tim_timebasestructure); /* tim2通道2:pwm1模式配置 */ tim_ocinitstructure.tim_ocmode = tim_ocmode_pwm1; //输出pwm1模式 tim_ocinitstructure.tim_outputstate = tim_outputstate_enable;
//使能输出 tim_ocinitstructure.tim_pulse = tim2_pulse; //脉宽值 tim_ocinitstructure.tim_ocpolarity = tim_ocpolarity_high; //输出极性 tim_oc2init(tim2, &tim_ocinitstructure); tim_oc2preloadconfig(tim2, tim_ocpreload_enable); tim_arrpreloadconfig(tim2, enable); tim_cmd(tim2, enable); //初始化pwm。}
配置定时器3,作为捕获输入:
void timer_ic_configuration(void){ tim_icinittypedef tim_icinitstructure; tim_timebaseinittypedef tim_timebasestructure; tim_timebasestructure.tim_prescaler = 1 - 1; //1分频(与捕获分频相同) tim_timebasestructure.tim_countermode = tim_countermode_up; //向上计数模式 tim_timebasestructure.tim_period = 0xffffffff; //定时周期(自动从装载寄存器arr的值) tim_timebasestructure.tim_clockdivision = tim_ckd_div1; //时钟分频因子 tim_timebaseinit(tim3, &tim_timebasestructure);
tim_icinitstructure.tim_channel = tim_channel_1; //通道1 tim_icinitstructure.tim_icpolarity = tim_icpolarity_falling; //捕获极性 tim_icinitstructure.tim_icselection = tim_icselection_directti; //捕获选择 tim_icinitstructure.tim_icprescaler = tim_icpsc_div1; //捕获分频 tim_icinitstructure.tim_icfilter = 0; //捕获滤波 tim_icinit(tim3, &tim_icinitstructure); tim3->sr = (uint16_t)~tim_it_cc1; //清除中断标志 tim_cmd(tim3, enable); //使能tim3 tim_itconfig(tim3, tim_it_cc1, enable); //使能中断}
关于定时器的通道要根据手册定义来确定,我的只适配我的硬件。
这里需要着重说一下预分频tim_prescaler的值和捕获分频tim_icprescaler的值要对应,在上面的代码中这两个值均为1,效果就是每来一个脉冲就会进一次中断。我们只需在中断里进行计数,想要几个脉冲就进中断几次,达到需要的脉冲数就关闭tim2。如下所示:
配置中断:
nvic_inittypedef nvic_initstructure; nvic_initstructure.nvic_irqchannel = tim3_irqn; //irq通道:定时器2 nvic_initstructure.nvic_irqchannelpriority = 0; nvic_initstructure.nvic_irqchannelcmd = enable; nvic_init(&nvic_initstructure);
void tim3_irqhandler(void){ if(tim_getitstatus(tim3, tim_it_cc1) != reset) { tim_clearitpendingbit(tim3,tim_it_cc1);//先清空中断标志位,以备下次使用。 capture++; if(capture==16) { /*每16个脉冲转动电机一次*/ tim_oc2preloadconfig(tim2, tim_ocpreload_disable); tim_arrpreloadconfig(tim2, disable); tim_cmd(tim2, disable);
tim_cmd(tim3, disable); //失能tim2 tim_itconfig(tim3, tim_it_cc1, disable); //失能中断 capture=0; delay_us(5000); tim_cmd(tim3, enable); //失能tim2 tim_itconfig(tim3, tim_it_cc1, enable); //失能中断 tim_oc2preloadconfig(tim2, tim_ocpreload_enable); tim_arrpreloadconfig(tim2, enable); tim_cmd(tim2, enable); } }}/*
在tim3的中断函数中,我们定义一个变量capture,每次进入中断该值会加一,进入16次中断,也就是有16个脉冲输入就会满足条件进入if()函数,关闭tim2和tim3,延时5000us后再打开这两个定时器,如此循环。可从示波器看现象:
现在我们已经完成了对tim2的输出固定个数脉冲的试验,但是这种方式每个脉冲都进一次中断太麻烦,于是可以修改预分频tim_prescaler的值为8-1,和捕获分频tim_icprescaler的值为tim_icpsc_div8,便可8个脉冲进一次中断。
此时也将中断函数里的判断条件改为1,进一次中断便会关闭定时器,我们接上示波器看看现象:
通过示波器我们可以看到,虽然只进了一次中断,但是我们却输出8个脉冲,以此可减少进入中断的次数。至此,通过tim3的输入捕获控制pwm脉冲数的试验就完成了。 方法4: 方法4是利用主从定时器进行脉宽调制,不占用主时钟,在代码时间要求苛刻和多电机控制时非常实用,可以精准控制。 gpio的初始化和上文保持不变,仅改变tim的配置: tim2设置为主模式
/***********************tim2初始化函数*****************************参数:****************************************************//******u32 cycle用于设定计数频率(计算公式:cycle=1mhz/目标频率)******返回值:**************************************************//******无*****************************************************/void tim2_config(uint32_t cycle){ tim_timebaseinittypedef tim_timebasestructure; tim_ocinittypedef tim_ocinitstructure; tim_timebasestructure.tim_period = cycle-1; //使用cycle来控制频率(f=48/(47+1)/cycle) 当cycle为100时脉冲频率为10khz tim_timebasestructure.tim_prescaler =47; //设置用来作为timx时钟频率除数的预分频值 tim_timebasestructure.tim_clockdivision = tim_ckd_div1; //设置时钟分割:tdts= tck_tim tim_timebasestructure.tim_countermode = tim_countermode_up; //tim向上计数模式 tim_timebasestructure.tim_repetitioncounter = 0;
//重复计数,一定要=0!!! tim_timebaseinit(tim2, &tim_timebasestructure); tim_ocinitstructure.tim_ocmode = tim_ocmode_pwm1; //选择定时器模式:tim脉冲宽度调制模式1 tim_ocinitstructure.tim_outputstate = tim_outputstate_enable; //比较输出使能 tim_ocinitstructure.tim_pulse = cycle/2-1; //设置待装入捕获寄存器的脉冲值(占空比:默认50%,这可也可以调节如果需要的话将它作为一个参数传入即可) tim_ocinitstructure.tim_ocpolarity = tim_ocpolarity_high; //输出极性 tim_oc2init(tim2, &tim_ocinitstructure); //使能通道2 tim_selectmasterslavemode(tim2, tim_masterslavemode_enable);
//设置为主从模式 tim_selectoutputtrigger(tim2, tim_trgosource_update); //选择定时器2的触发方式(使用更新事件作为触发输出) tim_oc2preloadconfig(tim2, tim_ocpreload_enable); //使能通道2预装载寄存器 tim_arrpreloadconfig(tim2, enable); //使能tim2在arr上的预装载寄存器 } tim3设置为从模式:
/***********************tim3初始化函数*************************//****参数:****************************************************//******u32 pulsenum用于设定脉冲数量****************************//****返回值:*************************************************//******无*****************************************************/ void tim3_config(uint32_t pulsenum){ tim_timebaseinittypedef tim_timebasestructure; nvic_inittypedef nvic_initstructure; rcc_apb1periphclockcmd(rcc_apb1periph_tim3, enable); tim_timebasestructure.tim_period = pulsenum-1; //设置自动重装载周期值 tim_timebasestructure.
tim_prescaler =0; tim_timebasestructure.tim_clockdivision = 0; tim_timebasestructure.tim_countermode = tim_countermode_up; tim_timebaseinit(tim3, &tim_timebasestructure); tim_selectinputtrigger(tim3, tim_ts_itr1); tim_selectslavemode(tim3,tim_slavemode_external1 );// 等同 tim3->smcr|=0x07 //设置从模式寄存器 tim_itconfig(tim3,tim_it_update,disable); } 这里的tim_selectinputtrigger(tim3, tim_ts_itr1);是设置为内部触发,参数由手册进行获取:
/************************脉冲输出函数**************************//****参数:****************************************************//******u32 cycle用于设定计数频率(计算公式:cycle=1mhz/目标频率)//******u32 pulsenum用于设定输出脉冲的数量(单位:个)************//****返回值:**************************************************//******无*****************************************************/void pulse_output(uint32_t cycle,uint32_t pulsenum){ tim3_config(pulsenum); //设置脉冲数量 tim_cmd(tim3, enable); //使能tim3(从定时器) tim_clearitpendingbit(tim3,tim_it_update); //清除中断标志位 tim_itconfig(tim3,tim_it_update,enable); //使能更新中断 tim2_config(cycle); //使能定时器2(主定时器) tim_cmd(tim2, enable); //使能定时器2// tim_ctrlpwmoutputs(tim2, enable); //高级定时器一定要加上,主输出使能}
void tim3_irqhandler(void){ if (tim_getitstatus(tim3, tim_it_update) != reset) //tim_it_update { tim_clearitpendingbit(tim3, tim_it_update); // 清除中断标志位 tim_ctrlpwmoutputs(tim2, disable); //主输出使能 tim_cmd(tim2, disable); //关闭定时器 tim_cmd(tim3, disable); //关闭定时器 tim_itconfig(tim3, tim_it_update, disable); //关闭tim2更新中断 }} 当tim的cnt寄存器的值到达设定的update值会触发更新中断,此时设定的脉冲数已输出完毕,关闭tim2和tim3. 主函数:
该代码本人均已调通,原理部分过于繁杂,这里以本人能力可能无法解释的清除,诸位可参考手册或网络获取相关讲解。
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