你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

基于STM32定时器ETR信号的应用示例

[复制链接]
eefishing 发布时间:2020-6-9 13:01
有人使用STM32芯片开发产品,其中有个功能就是统计某外部信号脉冲个数。他采用外部中断方式,来一个信号触发一次中断,在中断程序里实现计数累加。但由于被统计的信号频率较高,而中断本身也是需要时间的,往往导致有些脉冲没被统计而发生丢数的问题。况且,CPU这样频繁地去响应中断还会衍生出其它系统性问题。
/ H) R! y1 t' b, J3 H/ a% a
他咨询是否可以将该信号作为定时器的时钟源,每来一个脉冲信号计数器就自动加1。这样的话,用户适时去读取计数器的值即可。若有,如何实现?
& U- @+ }: r; t2 U+ P, S3 d
对于这种情况,我们可以将被统计信号连接到定时器的ETR脚,并作为定时器的计数时钟。开启定时器更新中断对溢出次数进行统计,择时读取计数器的值和溢出次数即可。这样既避免了CPU频繁进中断而无法应对别的事情的困境,也避免了因CPU优先忙于别的事情而来不及响应外部中断导致计数出错的麻烦。
1 ]( H( \6 ?$ w9 V  {' R' [
对于STM32来讲,从ETR脚引入时钟信号,可以有两种模式。

+ r- ^2 `1 C% s$ k9 {2 q
11.png
. ]8 ~( r- B' m# f; t' }5 w0 T6 r
第一种模式,即外部时钟1模式,此时来自ETR脚的信号经过滤波、边沿检测和极性选择后,以触发信号的角色连接到从模式控制器,并作为定时器的时钟源,即上图中的1路。
第二种模式,即外部时钟2模式,来自ETR脚的时钟信号经过极性选择、分频、滤波后不经过从模式控制器,而是像内部时钟源一样直接为计数器提供计数时钟,即上图中的2路。
现在分别以上面提到的两种模式演示定时器对来自ETR脚的时钟信号进行计数的过程。这里以STM32F411 Nucleo开发板来进行实验。
用TIM1_CH1模拟产生某频率的PWM脉冲信号,将其通过跳线连接到ETR脚。为便于测量和演示,让TIM1工作在单脉冲PWM模式,结合RCR寄存器输出指定个数的脉冲。使用TIM3对来自ETR脚的时钟信号进行计数,同时开启TIM3更新中断对溢出次数进行统计。
让TIM1-CH1启动后输出248个脉冲后停下来,而TIM3每统计200个脉冲就产生溢出,即令TIM3_ARR值等于199。
现在使用STM32CUBEMX进行基本的配置。
  V  p- J# l5 U8 ?- g0 P1 |" ^' A/ k& z: m
先对用来模拟产生外来脉冲信号的TIM1进行配置。做些基本的时基配置即可。
" y. m& h/ l% }8 K8 t) h" V7 p
22.png

4 Y( \: }, r6 k4 r! n
然后对TIM3进行配置,时钟来自ETR脚,工作在外部时钟模式2。
5 n9 j, |8 @6 z- K
33.png
0 ^1 J7 |4 Y" w3 K
将时钟、NVIC等配置完毕后即可生成初始化代码。
定义变量CNT_Update记录TIM3的溢出次数。基于STM32Cube 库稍加组织代码即可查看结果。
- F4 _) D7 i" O, G* E3 N+ o5 h
44.png
) p1 a" L1 g% ]% B! F5 o; y' e
编译运行查看结果:

4 d/ }! O' k( k0 h  y3 B
55.png

- x2 ^3 g" L* {% s. a, A: [
TIM3发生溢出1次,结合上面配置可知其对应的脉冲个数为200,此时计数器里的值为0x30,即48,总共248个脉冲,跟TIM1_CH1输出的248个脉冲数相同。
0 u  F! F" Q6 [
上面的实验是基于TIM3工作在ETR外部时钟模式2,我们不妨再看看基于外部时钟模式1的情况。现在只需对TIM3的时钟配置稍作调整,其它参数不动。

5 {4 {% p  b/ `3 y
66.png

- u- P6 U& O7 l# s' m
生成初始化代码后,基于前面组织的用户代码不做任何调整即可编译运行验证。
* t2 r3 i3 A9 ?5 L
77.png
! n% @0 X6 c! |2 j* U# T: F
上面验证结果与外部时钟模式2完全相同,跟TIM1_CH1输出的脉冲数完全吻合。
1 x6 A: u8 x- W! g
从上面示例来看,当时钟信号来自ETR脚时,不论使用外部时钟模式1还是外部时钟模式2,都可以实现完全相同的结果。那么基于同一个时钟源,为什么弄出2个时钟模式呢?
- C- a: y8 a" J4 r. x
首先,定时器本身支持多钟时钟模式,其中包括外部时钟模式1与外部时钟模式2。只不过来自ETR脚的时钟信号既可以工作外部时钟模式1,也可以工作在外部时钟模式2。
2 J! m% M3 j: s* ^/ h8 m; O
外部时钟模式1的主要特点是时钟信号还同时兼具触发信号的角色,此时定时器也一定工作在从模式,这个从模式就是外设时钟模式1从模式。STM32参考手册关于这个模式,在讲解定时器主从连接的相关实例时进行过介绍,但没有将其跟复位从模式、触发从模式等从模式一起单列出来进行介绍。我们在用STM32CubeMX进行配置时也可以发现有个从模式选项就是外部时钟1从模式。
% R: w2 I7 j$ U2 u& v
前面也提到了,外部时钟模式1下的时钟除了做时钟外,还做触发信号。基于这个触发信号可以产生触发事件,从而触发中断或产生DMA请求。而外部时钟模式2就是特指来自ETR脚的时钟,只是个纯粹的时钟,不具备触发功能。但是,选择外部时钟模式2的定时器,既可以工作在主模式,也可以工作在诸如复位/触发/门控等从模式。
  M5 c2 @" W) M
另外,作为外部时钟模式1的时钟,它可以有多个来源,除了ETR脚外,还可以是TI1、TI2输入脚或者其它定时器的触发输出,而工作在外部时钟模式2的时钟只能来自ETR脚。显然,基于开篇的客户需求,它的被测信号还可以接到别的特定管脚上来处理。

& W6 L' \0 j) v. [
最后做点提醒。基于上面应用,弄清实现原理后,自行组织用户代码应该说非常简单了。不过,即使这样,可能还是会有不少人在有个地方出问题,就是没有下图中那句对TIM3的更新事件标志进行清零的代码。很多场景,这行代码可有可无。当遇到目前这种应用时,就不能可有可无了。

- B" j. u7 @% N5 S  Y% l4 p
88.png

) r& t6 n, d( [- {1 D7 C
基于上面的程序逻辑,如果没有这句代码会发生统计所得的溢出次数与实际溢出次数多1的状况。以上面应用为例,我什么都不改动,只将那行代码注释掉,运行结果会变成下面的样子。计数器里的值虽然还是48,但溢出次数变成2了!

" {- ]' b, z( v
99.png

! S2 I- V+ X1 Q% N3 a
像这种需要统计精确数据的情形,发生这种问题往往就难以接受。为什么要加这句代码呢?如果不加这句代码怎么会导致统计到的溢出次数平白无故多1次呢?

3 @( ]" ^; `$ E7 \% s" \
关于这点可以自行思考下,在此不延申解释了。

8 }1 x8 J0 @$ r$ H; t! I
) l, R; G  N# Z. X2 M. }
收藏 1 评论1 发布时间:2020-6-9 13:01

举报

1个回答
goyhuan 回答时间:2020-6-9 14:57:46
谢谢大神指导,非常详细
关于意法半导体
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新和工艺
招聘信息
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版