Квадрокоптер. Часть 3. Использование таймеров для принятия ШИМ.

Всем привет. В этой статье мы расскажем о принятии сигнала с пульта управления платой.
Для этого нам понадобятся таймеры TIM1, TIM2, TIM3 и TIM4.

TIM1 - для вывода сигнала на двигатели.
TIM2 - для принятия канала 2 с ресивера (газ)
TIM3 - для принятия канала 3 с ресивера (тангаж)
TIM4 - для принятия канала 4 с ресивера (крен)
Для правильной работы квадрокоптера необходимо использовать ещё один вид управления - рысканье. Но, в тестовом (не полётном) варианте использовать его не будем.



Принятие сигнала ШИМ

Как сказано выше, для подключения нам понадобятся 3 таймера. Приём сигнала в чистом виде показал, что счётчик таймера считает значения ~1300000. С таким большим числом в силах справиться только TIM2 - его разрядность 32 бит (может досчитать до 2^32-1). Разрядность же других таймеров - 16 бит (могут досчитать до 2^16-1). Для решения этой проблемы мы использовали prescaler - делитель частоты. Для нашего проекта мы приняли его равным 33.

Инициализация таймеров:

TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

void TIM4_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInit;

   /* TIM4 clock enable */
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

   TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_BaseInit);
   TIM_BaseInit.TIM_Prescaler = 33;
   TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_BaseInit);
  /* GPIOA clock enable */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);

  /* TIM4 chennel2 configuration : PA.01 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP ;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  /* Connect TIM pin to AF2 */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_2);

  /* Enable the TIM4 global Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM4, &TIM_ICInitStructure);

  /* Select the TIM4 Input Trigger: TI2FP2 */
  TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2);

  /* Select the slave Mode: Reset Mode */
  TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);
  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4,TIM_MasterSlaveMode_Enable);

  /* TIM enable counter */
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

  /* Enable the CC2 Interrupt Request */
   TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2, ENABLE);
}

void TIM3_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInit;

  /* TIM3 clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_BaseInit);
  TIM_BaseInit.TIM_Prescaler = 33;
  TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_BaseInit);

  /* GPIOA clock enable */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

  /* TIM3 chennel2 configuration : PA.01 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP ;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /* Connect TIM pin to AF2 */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_2);

  /* Enable the TIM3 global Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

  /* Select the TIM3 Input Trigger: TI2FP2 */
  TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI2FP2);

  /* Select the slave Mode: Reset Mode */
  TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3,TIM_MasterSlaveMode_Enable);

  /* TIM enable counter */
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

  /* Enable the CC2 Interrupt Request */
   TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE);
}

void TIM2_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInit;

  /* TIM2 clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_BaseInit);
  TIM_BaseInit.TIM_Prescaler = 33;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_BaseInit);

  /* GPIOB clock enable */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

  /* TIM2 chennel2 configuration : PA.01 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_1;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP ;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /* Connect TIM pin to AF1 */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_1);

  /* Enable the TIM2 global Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM2, &TIM_ICInitStructure);

  /* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 */
  TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2);

  /* Select the slave Mode: Reset Mode */
  TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset);
  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2,TIM_MasterSlaveMode_Enable);

  /* TIM enable counter */
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

  /* Enable the CC2 Interrupt Request */
   TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2, ENABLE);
}

Теперь можно подавать сигнал. Принять его можно следующим образом:
TIMx->CCR1 - показывает длительность импульса
TIMx->CCR2 - показывает период

Генерация сигнала ШИМ

Необходимо сконфигурировать таймер для управления выходным сигналом. Для удобства будем использовать светодиоды LED4, LED5, LED8 и LED9 (дают явное представление о том, как будут работать двигатели).

void TIM1_Config() {
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

 TIM_TimeBaseInitTypeDef timer;
 TIM_TimeBaseStructInit(&timer);
 timer.TIM_Prescaler = 0;
 timer.TIM_Period = 35;
 TIM_TimeBaseInit(TIM1, &timer);

 TIM_OCInitTypeDef oc;
 TIM_OCStructInit(&oc);
 oc.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
 oc.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
 oc.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;
 TIM_OC1Init(TIM1, &oc);
 TIM_OC2Init(TIM1, &oc);
 TIM_OC3Init(TIM1, &oc);
 TIM_OC4Init(TIM1, &oc);

 TIM_SelectOCxM(TIM1, TIM_Channel_1, TIM_OCMode_PWM1);
 TIM_SelectOCxM(TIM1, TIM_Channel_2, TIM_OCMode_PWM1);
 TIM_SelectOCxM(TIM1, TIM_Channel_3, TIM_OCMode_PWM1);
 TIM_SelectOCxM(TIM1, TIM_Channel_4, TIM_OCMode_PWM1);
 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
 TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
 TIM_OC3PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
 TIM_OC4PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
 TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);
 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);

 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);

 TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_1, TIM_CCxN_Enable);
 TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_2, TIM_CCxN_Enable);
 TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_3, TIM_CCxN_Enable);
 TIM_CCxCmd(TIM1, TIM_Channel_4, TIM_CCx_Enable);

}

//Инициализация светодиодов (настройка порта на вывод информации)
void initGPIOE()
{
    GPIO_InitTypeDef gpio; //структура для инициализации порта
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOE, ENABLE);  //включаем тактирование
    //заполняем структуру
    GPIO_StructInit(&gpio);
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_14;
    //инициализируем порт
    GPIO_Init(GPIOE, &gpio);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_2);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_2);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_2);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_2);
}

//Функции управления интенсивностью свечения светодиодов
void SetIntensity_LED4 (uint32_t intensity) {
 TIM_SetCompare1(TIM1, intensity);
}

void SetIntensity_LED5 (uint32_t intensity) {
 TIM_SetCompare2(TIM1, intensity);
}

void SetIntensity_LED8 (uint32_t intensity) {
 TIM_SetCompare4(TIM1, intensity);
}

void SetIntensity_LED9 (uint32_t intensity) {
 TIM_SetCompare3(TIM1, intensity);
}

В этой статье мы настроили таймеры для принятия и вывода сигнала. В следующей статье расскажем про подключение и настройку радиоаппаратуры. На этом всё, пока.