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这一章编写定时器,包括定时器基类 Timer 和派生的通用定时器 GeneralTimer。基类对定时器参数进行封装,通用定时器封装一些定时应用,对应PLC的一些功能,包括:
1ms定时中断 100个32位数字时间继电器,最小1ms,最大0xffffffff,大约50天。 一个高精度回调函数,微秒级误差,最小定时间隔1ms。 按键抖动和干扰过滤,并产生按键上升沿和下降沿。 代码中有详细的说明,这里只解释几个知识点,其它文档介绍按键防抖和延时的时候一般都是死循环,官方文档也是这么用,如果有很多按键和延时就会一个一个等,效率很低。我这里用了另外一种高效的方法,就是模仿时间继电器,100个计数器同时工作,直到计数为0时执行对应操作,这样主循环没有等待,循环周期只有几十微秒,能进行高精度实时控制,具体方法下一章中介绍,这里先做好基础。 按键滤波后动作会有一定的延时,大约4ms加主循环周期,屏蔽了高频信号,对高速信号不适用。 GeneralTimer中的100个定时器u32 m_t[100]占用很多栈空间,导至程序不运行,要增加栈空间,方法是增大 startup_stm32f10x_hd.s 文件中的 Stack_Size 项,我这里加到了 0x0800,也就是2k字节,原来是0x0200,512字节。其它不多说了,看代码: Timer.h #ifndef __TIMER__ #define __TIMER__ extern “C” { // 兼容C,按C语言编译,Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容,不用再加这一段 #pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class “《unnamed》” defines no constructor to initialize the following: #include “stm32f10x.h” #include “stm32f10x_tim.h” #pragma diag_default 368 // 恢复368号警告 } // TIMx 1ms定时 class Timer { // Construction public: Timer(TIM_TypeDef * TIMx); // tim:TIM1-8 // Properties public: TIM_TypeDef * m_pTIMx; // 定时器指针 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; private: // Methods public: inline void timInit(void); // 初始化定时 inline void nvicInit(void); // 初始化优先级 void enableInterrupt(void); // 使能中断 virtual void onTimer(void); // 中断,返回1溢出,0不溢出 // Overwrite public: }; // 中断处理 extern “C” { // 兼容C void TIM2_IRQHandler(void); void TIM3_IRQHandler(void); void TIM4_IRQHandler(void); void TIM5_IRQHandler(void); void TIM6_IRQHandler(void); void TIM7_IRQHandler(void); void TIM8_UP_IRQHandler(void); void TIM1_UP_IRQHandler(void); } #endif Timer.cpp /** ****************************************************************************** * @file Timer.cpp * @author Mr. Hu * @version V1.0.0 STM32F103VET6 * @date 05/19/2019 * @brief 定时器基类 * ****************************************************************************** * @remarks * 定时器基类,默认不开启中断,可用类方法enableInterrupt使能中断 * 默认定时周期1ms * * 参考资料: * STM32 Keil C++编写单片机程序 * https://www.cnblogs.com/yeshuimaowei/p/6949642.html * 利用基本定时器进行精确延时 * https://blog.csdn.net/sahpah/article/details/38545637 * TIM1和8是高级定时器,配置方法不同 * https://www.cnblogs.com/pertor/p/9488813.html */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ extern “C” { // 兼容C,按C语言编译,Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容,不用再加这一段 #pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class “《unnamed》” defines no constructor to initialize the following: #include “stm32f10x_tim.h” #include “misc.h” #pragma diag_default 368 // 恢复368号警告 } #include “Timer.h” // 全局指针,每个定时器对应一个指针,不能合并 Timer * pTim2 = 0; Timer * pTim3 = 0; Timer * pTim4 = 0; Timer * pTim5 = 0; Timer * pTim6 = 0; Timer * pTim7 = 0; Timer * pTim8 = 0; Timer * pTim1 = 0; /** * @date 05/19/2019 * @brief 初始化定时器基类。 * @param m_pTIMx:TIM1-8 * @retval None */ Timer::Timer(TIM_TypeDef * pTIMx) { assert_param(IS_TIM_ALL_PERIPH(TIMx)); // 保存变量 m_pTIMx = pTIMx; if(pTIMx == TIM2) pTim2 = this; else if(pTIMx == TIM3) pTim3 = this; else if(pTIMx == TIM4) pTim4 = this; else if(pTIMx == TIM5) pTim5 = this; else if(pTIMx == TIM6) pTim6 = this; else if(pTIMx == TIM7) pTim7 = this; else if(pTIMx == TIM8) pTim8 = this; else if(pTIMx == TIM1) pTim1 = this; //else // ?? 异常 nvicInit(); timInit(); } /** * @date 05/19/2019 * @brief 初始化定时器,周期1ms. * @param None * @retval None */ void Timer::timInit(void) { if(m_pTIMx == TIM2) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // TIM2-7 时钟使能 else if(m_pTIMx == TIM3) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); else if(m_pTIMx == TIM4) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); else if(m_pTIMx == TIM5) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); else if(m_pTIMx == TIM6) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); else if(m_pTIMx == TIM7) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE); else if(m_pTIMx == TIM8) RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8, ENABLE); // TIM1和8 时钟使能 else if(m_pTIMx == TIM1) RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); TIM_DeInit(m_pTIMx); // 使用缺省值初始化TIM外设寄存器 //TIM_TimeBaseStructInit( &TIM_TimeBaseStructure ); // 5项都独立初始化了,不用这个 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 自动重装载寄存器值,软件仿真用1000-1,软件仿真很慢,可用100-1 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 时钟预分频数为72-1,定时周期计算方法 72M/72/1000 = 1ms TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //采样分频倍数1,未明该语句作用。 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //上升模式 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //高级定时器1和8是用定时器功能配置这个才可以是正常的计数频率一开始的72Mhz 值得注意的地方 TIM_TimeBaseInit(m_pTIMx, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ClearFlag(m_pTIMx, TIM_FLAG_Update); //清除更新标志位 //TIM_ITConfig(m_pTIMx, TIM_IT_Update, ENABLE); //使能中断, //在这里使能中断不好,会产生很多没用的中断,所有初始化完成后 TIM_Cmd(m_pTIMx, ENABLE); //使能TIM定时器 } /** * @date 05/19/2019 * @brief 初始化优先级 // ?? 需要完善 * @param None * @retval None */ void Timer::nvicInit(void) { NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PriorityGroup_0); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = //TIMx 中断 // ?? 越界 m_pTIMx != TIM2 ? m_pTIMx != TIM3 ? m_pTIMx != TIM4 ? m_pTIMx != TIM5 ? m_pTIMx != TIM6 ? m_pTIMx != TIM7 ? m_pTIMx != TIM8 ? m_pTIMx != TIM1 ? 0 : TIM1_UP_IRQn : TIM8_UP_IRQn : TIM7_IRQn : TIM6_IRQn : TIM5_IRQn : TIM4_IRQn : TIM3_IRQn : TIM2_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占优先级 1 级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级 3 级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化 NVIC 寄存器 } /** * @date 05/19/2019 * @brief 中断 * @param None * @retval None */ void Timer::onTimer(void) { // ?? 下面的判断在大部分示例中都有,实测无用,先注释 //if(TIM_GetITStatus(m_tim,TIM_IT_Update) == RESET) //溢出中断 // return; TIM_ClearITPendingBit(m_pTIMx, TIM_IT_Update);//清除溢出标志 } /** * @date 05/19/2019 * @brief 使能中断,放到初始化和配制以后,否则会产生好多没用的中断 * @param None * @retval None */ void Timer::enableInterrupt(void) { TIM_ClearITPendingBit(m_pTIMx, TIM_IT_Update);//清除溢出标志,否则会产生一个中断 TIM_ITConfig(m_pTIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);//使能中断, 不能先使能中断,会产生很多没用的中断 } // 各定时器中断入口,调用各自的onTimer(); void TIM2_IRQHandler(void) { pTim2-》onTimer(); } void TIM3_IRQHandler(void) { pTim3-》onTimer(); } void TIM4_IRQHandler(void) { pTim4-》onTimer(); } void TIM5_IRQHandler(void) { pTim5-》onTimer(); } void TIM6_IRQHandler(void) { pTim6-》onTimer(); } void TIM7_IRQHandler(void) { pTim7-》onTimer(); } // TIM1和8是高级定时器 void TIM8_UP_IRQHandler(void) { pTim8-》onTimer(); } void TIM1_UP_IRQHandler(void) { pTim1-》onTimer(); } GeneralTimer.h #ifndef __GENERALTIMER__ #define __GENERALTIMER__ #pragma anon_unions // 允许使用匿名结构 #include “Timer.h” union INx // 记录输入口状态,按位分割 { u16 state; // 状态字 struct { u8 count : 8; // 转换计数,低8位 u8 enable : 1; // 前次电平,第8位,从0开始 u8 level : 1; // 当前电平,第9位 u8 up : 1; // 上升沿,第10位 u8 down : 1; // 下降沿,第11位 u8 reserve: 4; // 预留 }; }; // 通用定时器 class GeneralTimer : public Timer { // Construction public: GeneralTimer(TIM_TypeDef * m_pTIMx); // Properties public: u32 m_t[100]; // 100个定时器,要修改栈空间,startup_stm32f10x_hd.s Stack_Size EQU 0x400 ;//0x00000200 // 栈大小//m.hzfubeitong.com/article/588038.html INx ina[16], inb[16], inc[16], ind[16], ine[16]; private: u16 m_nFT1; u16 m_nFT2; void (*m_pBack)(void); // Methods public: virtual void onTimer(void); // 中断,返回1溢出,0不溢出 void setCallback(void (*pBack)(void), u16 nCount); void loop(void); // 主循环中调用,必需在循环的最开始 inline void addCount( GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 nPin, INx & inx ); inline void upDown( INx & inx ); // Overwrite public: }; #endif |
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GeneralTimer.cpp
/** ****************************************************************************** * @file GeneralTimer.cpp * @author Mr. Hu * @version V1.0.0 STM32F103VET6 * @date 06/62/2019 * @brief 通用定时器 * ****************************************************************************** * @remarks * 通用定时器,启用中断,包括3大功能中断方式 * 1. 100个时间继电器,单位ms,最大0xffffffff,大约50天。 * 2. 输入信号数字滤波,方法是,连续4ms(四次采样),信号反向不变,输入信号改变,并产 * 生一个主循环(main中的循环)周期的上升或下降沿信号。作用是防止抖动和干扰,高 * 速信号不能用这个滤波。 * 3. 高精度回调函数,回调周期最小1ms,最大65535ms,精度us * * 参考资料: * STM32 Keil C++编写单片机程序 * https://www.cnblogs.com/yeshuimaowei/p/6949642.html * 利用基本定时器进行精确延时 * https://blog.csdn.net/sahpah/article/details/38545637 * TIM1和8是高级定时器,配置方法不同 * https://www.cnblogs.com/pertor/p/9488813.html */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ extern “C” { // 兼容C,按C语言编译,Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容,不用再加这一段 #pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class “《unnamed》” defines no constructor to initialize the following: #include “stm32f10x_tim.h” #pragma diag_default 368 // 恢复368号警告 } #include “GeneralTimer.h” #define COUNT 0x4 // 二进制1位 /** * @date 06/02/2019 * @brief 通用定时器,从Timer继承 * @param m_pTIMx:TIM1-8 * @retval None */ GeneralTimer::GeneralTimer(TIM_TypeDef * m_pTIMx) : Timer(m_pTIMx) , m_nFT1(0) , m_nFT2(0) , m_pBack(0) { // 初始化100个时间继电器 for(int i = 0; i 《 sizeof(m_t)/sizeof(m_t[0]); i++) m_t[i] = 0; // 按键滤波,防止抖动和干扰 for( u8 i = 0; i 《 16; i++ ) { ina[i].state = 0x0200; // 0x0200表示ina[i].level = 1,默认上拉 inb[i].state = 0x0200; inc[i].state = 0x0200; ind[i].state = 0x0200; ine[i].state = 0x0200; } enableInterrupt(); // 允许中断 } /** * @date 06/02/2019 * @brief 重写定时中断,加入时间继电器、回调计时和按键滤波 * @param None * @retval None */ void GeneralTimer::onTimer(void) { Timer::onTimer(); // 时间继电器递减计数,到0停止,由外部程序重设32位无符号整数后再次开始计数,最大0xffffffff for(int i = 0; i 《 sizeof(m_t)/sizeof(m_t[0]); i++) { if(m_t[i]) m_t[i]--; } // 回调计时 if(m_pBack) { if(!m_nFT2) { m_nFT2 = m_nFT1; m_pBack(); } else m_nFT2--; } // 按键滤波,防止抖动和干扰 u16 nPin = GPIO_Pin_0; for( u8 i = 0; i 《 16; i++ ) { addCount( GPIOA, nPin, ina[i] ); addCount( GPIOB, nPin, inb[i] ); addCount( GPIOC, nPin, inc[i] ); addCount( GPIOD, nPin, ind[i] ); addCount( GPIOE, nPin, ine[i] ); nPin 《《= 1; } return; } /** * @date 06/02/2019 * @brief 铵键抖动或干扰计数,nPin中只能是一个键 * @param GPIOx 端口号,x取A到E * @retval None */ void GeneralTimer::addCount( GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 nPin, INx & inx ) { if(!inx.enable) return; assert_param(IS_GET_GPIO_PIN(nPin)); u8 v = GPIO_ReadInputDataBit( GPIOx, nPin ); if( v ^ inx.level ) // 异或 { if( !(inx.count & COUNT) ) inx.count++; // 如果不同,计数加1,upDown( INx & inx )中,计到4ms时,电平变换 } else if( inx.count ) inx.count = 0; // 如果相同清零,只有连续4个周期一至才跳变 } /** * @date 06/02/2019 * @brief 接入主循环,必需放在主循环的第一条,计算上升沿和下降沿 * @param None * @retval None */ void GeneralTimer::loop(void) { for( u8 i = 0; i 《 16; i++ ) { upDown( ina[i] ); upDown( inb[i] ); upDown( inc[i] ); upDown( ind[i] ); upDown( ine[i] ); } } /** * @date 06/02/2019 * @brief 计算指定IO口的上升沿和下降沿,在主循环的最开始计算,保证其它循环体上升沿和下降沿 * 不能在中断函数中计算上升沿和下降,因为中断函数和主循环不同步。 * @param inx INx 结构 * @retval None */ void GeneralTimer::upDown( INx & inx ) { if(!inx.enable) return; // 没有激活,不计算 if(inx.up) // 先清零上升沿和下降沿 inx.up = 0; if(inx.down) inx.down = 0; if( !(inx.count & COUNT) ) return; // 连续计数不到4,不反向 inx.count = 0; // 连续计数完成 inx.level = ! inx.level; if( inx.level ) inx.up = 1; else inx.down = 1; } /** * @date 06/02/2019 * @brief 设置回调函数,高精度中断方式 * @param pBack 回调函数指针 * @param nCount 回调周期ms * @retval None */ void GeneralTimer::setCallback(void (*pBack)(void), u16 nCount) { m_nFT1 = nCount; m_nFT2 = nCount; m_pBack = pBack; } 下一章介绍LED灯,显示Morse code。 |
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