电赛

以下笔记皆基于HAL库。

新建STM32CubeMX工程步骤

步骤 步骤

创建工程中如果勾选MCO表示向外部输出时钟， 打钩 打钩 输出的是哪一个引脚可以查看，如下图。 PA8 PA8

外部时钟设置 时钟 时钟

工程设置 项目设置 项目设置

如果Application Structure设置为Basic，那么会把下面的两个文件分开放 xx xx 否则项目会把两个文件放在一个文件夹里，如Core

最后还需要设置Code Generator，如下： Code Generator Code Generator

时钟

1.初识时钟周期

2.时钟树 时钟树 时钟树 时钟树1 时钟树1 时钟树2 时钟树2

3.时钟配置步骤 步骤 步骤

4.外设时钟使能和失能

5.sys_stm32_cloc_init()函数

  • HAL_RCC_OscConfig()

    • HSE高速外设振荡器
    • LSE
    • RC振荡器，随着电压的变化而变化，所以需要一个检验值
    • PLL锁相环

  • HAL_RCC_ClockConfig() alt text alt text alt text alt text

    • 第一个参数
      • 结构体中的第一个参数里的HCLK是指AHB总线、PCLK1是指APB1总线、PCLK2是指APB2总线，这个配置表示要配那条总线的时钟。
    • 第二个形参 alt text alt text
      • F1系统时钟72MHz,如果使用72MHz访问闪存（Flash）那么是需要等待的，因为闪存的允许最大时钟频率是42MHz,所以需要等待，等待多少个周期需要下图 alt text alt text

6.SYSTEN文件夹

  • sys文件夹 sys表 sys表

NVIC介绍

中断基本概念

概念 概念 中断表 中断表

中断向量表

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文件里的中断在哪里呢？

在文件startup_stm32f10x_hd.s中这里列出内部中断，外部中断就在内部中断之下，这里不再列出。

__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
                DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
                DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
                DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
                DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
                DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
                DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
                DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

中断寄存器

中断寄存器 中断寄存器

中断原理

原理 原理

中断优先级

优先级 优先级 优先级 优先级 响应优先级又叫子优先级

中断的抢占优先级由AICR寄存器的后三位控制，而响应优先级由IPRx寄存器的后四位控制，最终分配结果参考下面的表格 表 表

中断一般只设置一次，设置多次可能会导致中断紊乱，一般以最后一次的中断设置为准，详细说明参考手册4.4.5

中断执行的顺序：抢占优先级（先执行数值小的）————响应优先级（先执行数值小的）————自然优先级（先执行数值大的）

NVIC 的使用

以下笔记皆基于标准库。

标准库中额中断

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EXTI（Extern Interrupt）外部中断

EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序

简而言之，gpio电平发生变化时，申请外部中断。

  • 支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发（引脚没有发生变化，执行一段代码就申请中断）
  • 支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断（如PA1，PB1，PC1不能同时触发中断）
  • 通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒
  • 触发响应方式：中断响应/事件响应（事件响应不会触发中断。而是触发别的外设操作。属于外设之间的联合工作）

AFIO复用IO口

主要用于引脚复用功能的选择和重定义

在STM32中，AFIO主要完成两个任务：

  • 复用功能引脚重映射
  • 中断引脚选择 GPIO口中断申请图 GPIO口中断申请图

EXTI实现代码

这段代码的中断端口是GPIOB_Pin14，所以需要将相关的传感器接到PB14这个端口

void CountSensor_Init(){
	//配置RCC
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	//AFIO、
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	//EXTI、一直打开着不用配置打开时钟
	//NVIC  一直打开着不用配置打开时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);
	
	//EXTI
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line14;
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
	
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
	
	//NVIC
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI15_10_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void){//中断函数
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14)== SET){
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
	}
}

定时器

TIM（Timer）定时器

定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断

16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

使用内部时钟源实现中断（标准库中）

在编写代码前先看看定时器的实现原理图

  • 基本定时器 基本定时器 基本定时器
  • 通用定时器 通用定时器 通用定时器
  • 高级定时器（红色框出来的部分是高级定时器独有的） 高级定时器 高级定时器

此处主要参考通用计时器的结构图，下面是基于内部时钟RCC的定时器。

在 stm32f103xxx_rcc.c 文件对 RCC_APB1PeriphClockCmd 这样的介绍：

/**
  * @brief  Enables or disables the High Speed APB (APB2) peripheral clock.
  * @param  RCC_APB2Periph: specifies the APB2 peripheral to gates its clock.
  *   This parameter can be any combination of the following values:
  *     @arg RCC_APB2Periph_AFIO, RCC_APB2Periph_GPIOA, 
  ……
  ……
  ……+
  */

specifies the APB2 peripheral to gates its clock.即：指定APB 2外围设备到其时钟门。而这里的时钟门代码里选择了TIM2。

void Timer_Init(void){
	//1.RCC 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	
	//2.选择时基单元时钟源，
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	//3.时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;		//时钟分频，这里是1分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;	//计数方式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000-1;					//自动重装值，计数达到这个值后触发中断，然后重新开始计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7200 -1;				//预分频，计数频率，
																	//假设计数为1s则自动重装值可设置为10000，预分频可设置为7200，公式为秒数=27MHz/PSC/ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;				//重复计数数器高级定时器才有，这里设置为0
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);				//时基单元设置
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
	
	//4.中断输出控制 
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);					//抢占优先级,0-3， 响应优先级0-3，一个工程只设置一次
	
	//5.NVIC
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(void){
	 if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET){
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	 }
}

实现输出比较

OC（Output Compare）输出比较

  • 输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形

  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道

  • 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

  • OC：输出比较

  • IC：输入比较

  • CC：输入/输出比较

PWM波形

  • PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制，广泛应用于各种电子和电气系统中，用于控制功率转换、电机速度、信号传输等
  • 在具有^1中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域 ^1
  • PWM参数：
    • 频率 = 1 / TS
    • 占空比 = TON / TS
    • 分辨率 = 占空比变化步距 PWM PWM 一些电平变化图可以等效为图中的虚线。 信息 信息

通用定时器结构图 通用定时器结构图 上图框出来的部分具体如下图： 捕获/比较通道的输出部分 捕获/比较通道的输出部分

在信号通过比较后输出到CC1P，然后再输出到输出使用电路，输出使用电路的OC1可以查看引脚定义表

在上图中需要注意的一些引文缩写：

  • REF 是reference的缩写。意思是 参考信号

输出比较的设置

设置的函数为

模式 模式

PWM基本结构

配置PWM的时候可以参考下面的图， 结构图 结构图 图中的参考坐标系图红色线表示CCR的值，蓝色线表示CNT的值，黄色线表示自动重装载值即ARR。 了解了这点后我们再看看PWM的是如何计算的，如下公式

PWM频率： [ \text{Freq} = \frac{CKPSC}{(PSC + 1) \times (ARR + 1)} ] 可以看出PWM的频率等于CNT的更新频率

PWM占空比： [ \text{Duty} = \frac{CCR}{(ARR + 1)} ]

PWM分辨率： [ \text{Reso} = \frac{1}{(ARR + 1)} ]

代码编写

高级定时器 高级定时器

附件