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STM學(xué)習(xí)筆記——用定時器實現(xiàn)熒火蟲燈
在第6篇筆記中，我用軟件延時的方法實現(xiàn)了熒火蟲，學(xué)了定時器，當(dāng)然就要用一用定時器了，這里仍是用熒火蟲燈為例。
用ST庫所帶的例子Tim中的TimBase為例來修改，這個例子的位置以及如何建立工程請參考第7篇筆記，這里就不再重復(fù)了，下面簡述一下修改的過程。
（1） 由于我的板子上的燈是由PD8～PD11來控制的，因此，要將
void RCC_Configuration（void）
中的：
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOC， ENABLE）; //打開GPIOC的時鐘
改為
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOD， ENABLE）; //打開GPIOD的時鐘
（2） 將四個通道全部設(shè)置為TIM_OCMode_Toggle模式，即將
/* Output Compare Timing Mode configuration： Channel1 *
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;
改為：
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Toggle;
（3）例子中原來中斷產(chǎn)生的頻率很低，是不適合于做這種熒火蟲燈的，但為了比較，我只改了最后一個值：
__IO uint16_t CCR4_Val = 8192;改為
__IO uint16_t CCR4_Val = 2048;
這樣，這個通道的中斷頻率變?yōu)?/p>
CC4 update rate = TIM2 counter clock / CCR4_Val = 3515.6 Hz
（4） 到stm32f10x_it.c中作修改中斷處理函數(shù)如下：
uint8_t allCount=16;
uint8_t upDown1，upDown2，upDown3，upDown4;
void TIM2_IRQHandler（void）
{ static uint8_t Count1，Count2，Count3，Count4;
static uint8_t hCnt1，hCnt2，hCnt3，hCnt4;
if （TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_CC1） ！= RESET）
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_CC1）;
if（Count1《hCnt1）
{ GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //點亮燈
}
else
{ GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //熄滅燈
}
Count1++;
if（Count1》=allCount）
{ Count1=0;
if（upDown1）
{ hCnt1++;
if（hCnt1》=（allCount-1））
upDown1=！upDown1;
}
else
{ hCnt1--;
if（hCnt1《2）
upDown1=！upDown1;
}
}
capture = TIM_GetCapture1（TIM2）;
TIM_SetCompare1（TIM2， capture + CCR1_Val）;
}
else if （TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_CC2） ！= RESET）
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_CC2）;
if（Count2《hCnt2）
{ GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_9）; //點亮燈
}
else
{ GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_9）; //熄滅燈
}
Count2++;
if（Count2》=allCount）
{ Count2=0;
if（upDown2）
{ hCnt2++;
if（hCnt2》=（allCount-1））
upDown2=！upDown2;
}
else
{ hCnt2--;
if（hCnt2《2）
upDown1=！upDown1;
}
}
capture = TIM_GetCapture2（TIM2）;
TIM_SetCompare2（TIM2， capture + CCR2_Val）;
}
else if （TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_CC3） ！= RESET）
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_CC3）;
if（Count3《hCnt3）
{ GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_10）; //點亮燈
}
else
{ GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_10）; //熄滅燈
}
Count3++;
if（Count3》=allCount）
{ Count3=0;
if（upDown3）
{ hCnt3++;
if（hCnt3》=（allCount-1））
upDown3=！upDown3;
}
else
{ hCnt3--;
if（hCnt3《2）
upDown3=！upDown3;
}
}
capture = TIM_GetCapture3（TIM2）;
TIM_SetCompare3（TIM2， capture + CCR3_Val）;
}
else
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_CC4）;
if（Count4《hCnt4）
{ GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_11）; //點亮燈
}
else
{ GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_11）; //熄滅燈
}
Count4++;
if（Count4》=allCount）
{ Count4=0;
if（upDown4）
{ hCnt4++;
if（hCnt4》=（allCount-1））
upDown4=！upDown4;
}
else
{ hCnt4--;
if（hCnt4《2）
upDown4=！upDown4;
}
}
capture = TIM_GetCapture4（TIM2）;
TIM_SetCompare4（TIM2， capture + CCR4_Val）;
}
}
即將LED點亮的過程分成16（allCount）份，第一次是點亮1/16時間，而15/16的時間都是滅著的，這個1是變量hCnt來控制的，隨著中斷16次完畢，hCnt會加1，于是第二個周期來了，在這個周期中，LED會被點亮2/16，而14/16的時間是滅著的，依次類推，到最后會有 15/16的時間被點亮，而1/16的時間是滅著的，于是就產(chǎn)生了漸亮效果。請原諒我在學(xué)習(xí)時的代碼寫得很粗糙了。
由于TIM2_CH1通道的中斷頻率是：
CC1 update rate = TIM2 counter clock / CCR1_Val = 146.48 Hz
再除以16那就是：9.1Hz，閃爍現(xiàn)像應(yīng)該很明顯了。
將代碼寫入芯片，事實確實是TIM2_CH1（146.48Hz）和TIM2_CH2（219.7Hz）的閃爍極明顯，幾乎看不出漸亮的過程，亮度高時幾乎全亮，亮度低時一陣狂閃。而TIM2_CH4則效果十分明顯，達到了預(yù)計的要求。TIM2_CH3（439.4）呢，則介于兩者之間，可以看出漸亮和漸滅的效果，但是也有很明顯的閃爍效應(yīng)。但在示波器（傳統(tǒng)示波器）上，卻是TIM2_CH3的效果最好，逐漸伸縮的PWM波形看得清清楚楚。
接下來就要研究TIM的PWM方式了，用PWM方式來實現(xiàn)同樣的功能，應(yīng)該很有趣。
STM32學(xué)習(xí)筆記——用PWM做個正弦波發(fā)生器
一、用PWM的方法實現(xiàn)熒火蟲燈
上次提到要用Timer的PWM功能來實現(xiàn)熒火蟲燈。當(dāng)然還是找一個現(xiàn)成的例子來作個修改，這回要用到的例子在這里。
復(fù)制一份到自己練習(xí)用的文件夾中，建立工程。
從程序中可以知道：
（1） 使用TIM3
（2） 定時器的時鐘頻率是36MHz.
（3） PWM信號的頻率是36KHz，這是通過TIM3的ARR來設(shè)置的。ARR的值是999，因此PWM的頻率是36MHz/（999+1）=36KHz。
（4） 四個通道的占空比分別由TIM3_CCR1~TIM3_CCR4來確定，算式是：
（TIM3_CCR1/ TIM3_ARR）* 100
由此，當(dāng)PWM的頻率是36K時，占空比分辨率接近0.1%。降低頻率，可以獲得更高的分辨率。
要完成燈的漸亮和漸滅控制，只要定時改變TIM3_CCR1的值就行了。
如何改變呢？這里用到STM32提供的系統(tǒng)定時器（SysTick）
數(shù)據(jù)手冊中關(guān)于這個定時器的描述如下：
-------------------------------------------------------------
系統(tǒng)時基定時器
這個定時器是專用于實時操作系統(tǒng)，也可當(dāng)成一個標準的遞減計數(shù)器。它具有下述特性：
● 24位的遞減計數(shù)器
● 自動重加載功能
● 當(dāng)計數(shù)器為0時能產(chǎn)生一個可屏蔽系統(tǒng)中斷
● 可編程時鐘源
而它的使用方法可以在庫提供的例子中找到。
有一個初始化函數(shù)：
void SysTick_Configuration（void）
{
if （SysTick_Config（（SystemFrequency） / 10）） //經(jīng)實際測試發(fā)現(xiàn)，除以10是100ms，除以100是10ms，依此類推
{
/* Capture error */
while （1）;
}
NVIC_SetPriority（SysTick_IRQn， 0x0）;
}
這里將其初始化為每100ms產(chǎn)生一次中斷。
將這個函數(shù)放在main.c中，在main函數(shù)中調(diào)用它，即完成初始化工作。在system32_it.c中有中斷處理函數(shù)。
void SysTick_Handler（void）
{}
原例子中這里沒有寫代碼，可以根據(jù)需要自行增加相關(guān)代碼來處理每100ms時間到的事件。
代碼如下：
extern uint16_t dutyRatio;
extern uint8_t ChangDuty;
void SysTick_Handler（void）
{ static uint8_t Counter;
if（Counter》16）
dutyRatio-=62;
else
{ dutyRatio+=62;
if（dutyRatio》999）
dutyRatio=999;
}
if（++Counter》=32）
Counter=0;
ChangDuty=1;
}
這里定義了兩個變量，一個是dutyRatio，用來控制占空比的變化。它在main.c中定義，并初始化為6。初始化TIM3_CH1通道時使用該變量。
每次中斷則視情況增加或者減少，每次變化的量是62。在SysTick_Handler函數(shù)中，定義了一個static型的變量Counter，它的值在 0～31之間變化。當(dāng)其值在0～15之間時，dutyRatio每次加1，這樣一共是加16次，即其最終的值是：6+16*62=998，正好比ARR的值小1。當(dāng)Counter的值在16～31之間變化時，dutyRatio每次減62。這樣，dutyRatio的值始終在6～998之間變化，對應(yīng)的是占空比在：
6/999*100%=0.6% ～ 998/999*100%=99.89% 之間變化。
ChangDuty是一個標志，用途是通知main函數(shù)，占空比已發(fā)生變化，要求更新CCR1。Mina函數(shù)的處理如下：
while （1）
{ if（ChangDuty==1）
{
TIM3-》CCR1=dutyRatio;
ChangDuty=0;
}
}
在用軟件仿真時，執(zhí)行到TIM3-》CCR1=dutyRatio;時，外圍部件中的相應(yīng)值并沒有立即變化。目前還沒有弄清楚是調(diào)試器的問題還是確實不立即發(fā)生變化。
使用硬件來測試，由于我手邊的板子TIM3_CH1上沒有接LED，所以就看不出燈亮的效果了，不過，不要緊，還有示波器。將程序下載入FLASH后運行，觀察GPIOA.6，可以看到非常漂亮的波形。用萬用表電壓檔測該引腳的電壓，可以看到電壓平穩(wěn)地上升和下降。所以，我有些懷疑上面提到的那個CCR1沒有立即變化僅僅只是調(diào)試器的問題。//藍色的字這個不對，下面有說明。
二、用PWM生成正弦波
有了PWM，自然就可以用PWM的方法生成正弦波了。下面生成500Hz正弦波的方法參考自張明峰的《PIC單片機入門與實踐》
每個正弦波分成四個像限，每個像限16點，共64點，每點出現(xiàn)2個PWM周期，故PWM的周期為：2ms/128=156.25us，頻率為64KHz。
TIM3 Frequency = TIM3 counter clock/（ARR + 1）
倒過來：
ARR=TIM3 Counter Clock/TIM3 Frequenc - 1 =562.5-1 =561
如果取ARR的值是561的話，那么實際的頻率是64.056KHz，即最終生成為的正弦波頻率是：500.4Hz
有了ARR，占空比就取決于CCR1的值了，使用EXCEL可以方便地計算出第一象限的16個點的數(shù)據(jù)：
280，307，335，361，387，412，436，458，478，496，513，527，539，548，555，559
有了第一象限，其他象限都可以鏡像生成了。具體方法請看源程序。
要用上面的例子修改，還需要做一些工作。
前面是在SysTick中做出標志，然后在主程序中修改CCR1的值，現(xiàn)在不行了，肯定會有時間的誤差，不能這做么，要在PWM輸出后修正，這樣就要在PWM波形輸出時產(chǎn)生中斷。因此，需要在main函數(shù)中增加以下這個函數(shù)。
這個函數(shù)哪里來的呢，很簡單，從timebase工程中中抄來的然后將TIM2改成TIM3就行了^_^。然后在main函數(shù)中調(diào)用它。
注意，還需要打開stm32f10x_conf.h文件，將下面：
藍色框里面的包含文件給“解放”出來。當(dāng)然，同時要把庫中的misc.c源程序文件加入工程中來。否則，編譯是通不過的。
為了讓通道1可以產(chǎn)生中斷，還需要做一件事，就是下面藍色的部分。
/* TIM IT enable */
TIM_ITConfig（TIM3， TIM_IT_CC1， ENABLE）;
//也是從TIMEBASE工程中抄來，再將TIM2改成TIM3的。
/* TIM3 enable counter */
TIM_Cmd（TIM3， ENABLE）;
現(xiàn)在該到stm32f10x_it.c中去了，增加一個中斷處理函數(shù)：
uint16_t sinTab［］={280，307，335，361，387，412，436，458，478，496，513，527，539，548，555，559};
uint8_t Count1，Count2; //1.像限計數(shù)器，其值在0～3之間變化 2.其值在0～31之間變化
void TIM3_IRQHandler（void）
{
if （TIM_GetITStatus（TIM3， TIM_IT_CC1） ！= RESET）
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM3， TIM_IT_CC1）;
if（Count2%2==0） //準備更新，新的值會在下一次更新
{ switch（Count1）
{ case 0： //象限1
{
TIM3-》CCR1= sinTab［Count2/2］;
break;
}
case 1： //象限2
{ TIM3-》CCR1=sinTab［15-Count2/2］;
break;
}
case 2： //象限3
{ TIM3-》CCR1=560-sinTab［Count2/2］;
break;
}
case 3： //象限4
{ TIM3-》CCR1=560-sinTab［15-Count2/2］;
break;
}
default:break;
}
}
}
if（++Count2==32）
{ Count2=0;
if（++Count1==4）
Count1=0;
}
}
也就是在這里，搞清楚了，所謂的“我有些懷疑上面提到的那個CCR1沒有立即變化僅僅只是調(diào)試器的問題”不對，這是CCR1更新方法的問題，
注意上圖中紅色框中的描述。
這里就是不用立即更新的方法。因為每個點的PWM波形會出現(xiàn)2次，因此，用
if（Count2%2==0） 來判斷是第一次產(chǎn)生PWM波形，更新CCR1，但是這個CCR1不會立即更新，而會在下一次產(chǎn)生PWM事件時更新。
STM32學(xué)習(xí)筆記——修修改改玩串口
還是原來的風(fēng)格，找個例子來玩。但是這次的printf這個例子有點不一樣，它依賴于ST自己的EV板子，所以要用到的東西多一些了。除了上圖所示的文件以外，還要把
這里的stm32_eval.c，stm32_eval.h文件，以及圖中所示三個文件夾中任意一個文件夾中的部分文件復(fù)制到第一個圖所示的文件夾中去，這里我們選擇stm3210e_eval這個文件夾。
需要復(fù)制的文件是stm3210e_eval.h
如同前面一樣建立工程，并且注意修改stm32_eval.h的內(nèi)容
將//#define USE_STM3210E_EVAL 前的#去掉。
這樣，就可以編譯并通過文件，用軟件仿真，在usart #1窗口顯示出
USART Printf Example： retarget the C library printf function to the USART
這樣一行字了。
顯然，對這樣的玩法我是不會滿意的，下面試著去掉與stm32e_eval等相關(guān)文件，把這里面需要用到的函數(shù)直接復(fù)制到main中去，同時，也了解一些串口設(shè)置的知識。
學(xué)到這里，多少有點明白了，STM提供的庫為了達到通用性的要求，用了很多的符號來替代常量，然后七轉(zhuǎn)八拐，有時不知要轉(zhuǎn)多少個彎才能找到最終對寄存器操作的代碼。這時，keil提供的符號瀏覽就很有用處了。方法是在將光標移到需要查看的符號上面，按下F12即可，通常可以直接跳轉(zhuǎn)到所需查看到的符號的出處。如下圖
將光標移到USART_BaudRate處，按下F12，即跳轉(zhuǎn)到stm32f10x_uart.h文件中相應(yīng)的定義處：
如果stm32f10x_uart.h文件沒有打開，那么這個動作會自動打開這個文件。
下面我們將eval板相關(guān)的函數(shù)復(fù)制到main函數(shù)中，以便丟掉與eval板相關(guān)的文件。
（1）打開stm32_eval.h文件，將
typedef enum
{
COM1 = 0，
COM2 = 1
} COM_TypeDef;
復(fù)制到main.c中，這是用來選擇哪一個串口的，因為我的板子上也有2個串口，所以就把它復(fù)制過來，也省得對函數(shù)作較大的修改了。
（2）打開stm32_eval.c文件，有一個
void STM_EVAL_COMInit（COM_TypeDef COM， USART_InitTypeDef* USART_InitStruct）
的函數(shù)，是用來初始化端口的，我們把它復(fù)制到main.c中，并且把它改名為
void STM_COMInit（COM_TypeDef COM， USART_InitTypeDef* USART_InitStruct）
去掉中間的eval。
當(dāng)然，在main函數(shù)中調(diào)用這個函數(shù)的地方也要做相應(yīng)的修改。
這個函數(shù)中用到了如上圖中藍色框中的一些符號，又是一系列的轉(zhuǎn)換，用剛才所說的跟蹤方法，找到這些符號的原始出處，作出修改，最后得到的STM_COMInit函數(shù)如下：
void STM_COMInit（COM_TypeDef COM， USART_InitTypeDef* USART_InitStruct）
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 打開UART所用到的GPIO引腳的時鐘*/
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;
/* 打開UART的時鐘*/
if （COM == COM1）
{
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1， ENABLE）;
}
else //COM=COM2
{
RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_USART2， ENABLE）;
}
/* 配置TX引腳為推挽式輸出 */
if（COM==COM1）
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ;
else
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 配置RX引腳為浮動輸入（高阻？） */
if（COM==COM1）
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 ;
else
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 串行口配置*/
if（COM==COM1）
USART_Init（USART1， USART_InitStruct）;
else
USART_Init（USART2， USART_InitStruct）;
/* 串口允許*/
if（COM==COM1）
USART_Cmd（USART1， ENABLE）;
else
USART_Cmd（USART2， ENABLE）;
}
至此，修改基本結(jié)束，在工程中移去stm32_eval相關(guān)的各個文件，在APP文件夾中將這些文件刪除，關(guān)閉工程，再重新打開工程，編譯通過，運行通過。
下面對上述初始化工作做一些解讀，當(dāng)然，少不了要數(shù)據(jù)手冊的幫忙了。
（1）UART1的時鐘來源和其他串口的時鐘來源不同，UART1的時鐘來源是：APB2，其他串口的時鐘來源：APB1。
（2）用于UART通信的引腳不會自動配置，需要手工配置。其中用于輸出信號的引腳TX必須配置成為推挽式輸出，而RX引腳則配置成浮動型輸入。
（3）串口波特率、停止位等參數(shù)由庫提供的stm32f10x_usart.c中的
void USART_Init（USART_TypeDef* USARTx， USART_InitTypeDef* USART_InitStruct）
函數(shù)來設(shè)定。
觀察這個函數(shù)的執(zhí)行，可以看到函數(shù)通過對CR2寄存器的操作來設(shè)定停止位，如下圖藍色框中所示。
通過對CR1寄存器的設(shè)定來確定數(shù)據(jù)位/奇偶校驗位等，這些都只需要找到相應(yīng)的符號，就能順利地進行設(shè)置，找到符號的方法，當(dāng)然還是上面的按F12瀏覽的方法。
還有一個重要的工作是波特率的計算，且看這里是如何來做的。
下面這一段是波特率設(shè)置的代碼
首先根據(jù)usartxbase的值來確定需要配置的是USART1還是USART2
usartxbase = （uint32_t）USARTx;
而USARTx是傳入這個函數(shù)的一個參數(shù)。
然后據(jù)此來得到用于USART的時鐘頻率，這個頻率值被變量apbclock記錄。
從上面變量的跟蹤可以看到apbclock的值是0x44aa200即72000000，也就是72MHz。
接下來的一系列計算式就是根據(jù)波特率的值來計算應(yīng)該傳入BRR寄存器的值了，偷點懶，這里就不對算式進行一一分析了（我認為暫時沒有這個必要）。
至此，USART的設(shè)置工作完成，即完成了其數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗位、波特率的設(shè)置工作。異步通信的配置工作完成。當(dāng)然，細細分析，可以發(fā)現(xiàn)，初始還按默認方式處理了硬件握手等的處理工作。
除了使用庫函數(shù)提供的printf等函數(shù)外，我們在單片機開發(fā)中還經(jīng)常使用直接對數(shù)據(jù)寄存器賦值的方法來使用串口。STM32串口的數(shù)據(jù)寄存器名為DR，因此，我試著在main函數(shù)中寫入這樣一行：
While1（）
{ USART1-》DR=0x55;
}
一試成功，軟件仿真時，在串行窗口出現(xiàn)了大串的字符55.
好了，串口暫時告一段落。
?
——下次將討論學(xué)習(xí)用PWM做個正弦波發(fā)生器，敬請繼續(xù)關(guān)注。
?
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