单片机中的捕捉模块应用实例

引言

单片机中，捕捉模块通常用于测量外部的时间脉冲信号或者周期信号。它能够捕捉并记录外部信号的触发时间，从而实现对时间的精确定量测量。本文将介绍一个基于捕捉模块的应用实例，以帮助读者更好地理解并应用该模块。

应用背景

假设我们需要测量一个外部信号的脉冲周期，并且需要在一定的时间段内，连续测量多个周期的时间。这个外部信号可以是一个传感器的输出，也可以是其他设备的时钟信号等。为了实现这个需求，我们可以利用单片机的捕捉模块。

实例描述

我们将使用一款常见的单片机STM32F103来演示该实例。STM32F103内部提供了多个捕捉模块，我们选择其中的一个，并连接以外部信号为输入。

具体的硬件连接如下：

• 外部信号源连接到单片机的TIMx_CHx引脚（可根据具体单片机型号进行设置）。
• 单片机的捕捉模块作为输入捕捉模式，配置触发信号为上升沿或下降沿。
• 设置捕捉模块的计数器为16位，并使能模块。

在软件设计方面，我们需要配置捕捉模块，并定义一个中断函数，用于处理捕捉到的时间信息。具体的软件设计思路如下：

1. 配置捕捉模块为输入捕捉模式，并设置触发信号为上升沿或下降沿。
2. 在每次捕捉到触发信号时，触发中断函数。
3. 在中断函数中，记录当前时间和上一次触发的时间，计算时间差得到一个周期，然后更新上一次触发的时间。
4. 通过周期计数器，计算出连续多个周期的平均时间。

代码示例

以下是使用STM32CubeIDE进行开发的示例代码：

#include "main.h"

TIM_HandleTypeDef htim2;
uint16_t captureVal;
uint32_t lastCaptureTime = 0;
uint32_t totalTime = 0;
uint16_t captureCount = 0;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
  
  while (1)
  {
  }

}

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if (htim == &htim2)
  {
    captureVal = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
    if (captureVal > lastCaptureTime)
    {
      totalTime += (captureVal - lastCaptureTime);
    }
    else
    {
      totalTime += ((0xFFFF - lastCaptureTime) + captureVal);
    }
    lastCaptureTime = captureVal;
    captureCount++;
    
    if (captureCount == 10)
    {
      uint32_t averageTime = totalTime / 10;
      captureCount = 0;
      totalTime = 0;
      
      // 进行周期处理或其他操作
    }
  }
}

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                          |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

static void MX_TIM2_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 0;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 0xFFFF;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  if (HAL_TIM_IC_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  sConfigIC.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
  sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
  sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  sConfigIC.ICFilter = 0;
  if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

总结

单片机中的捕捉模块能够帮助我们精确测量外部信号的时间脉冲或周期。本文通过一个实例展示了如何使用单片机的捕捉模块来实现这一功能，并给出了相应的硬件连接和软件代码。希望读者们能够通过这个实例更好地理解并应用捕捉模块。如果有任何问题，欢迎留言讨论。

本文来自极简博客，作者：微笑向暖，转载请注明原文链接：单片机中的捕捉模块应用实例