前言

上周講到的消除按鍵抖動代碼用的是阻塞式等待，
這次用第二種方式——非阻塞等待，就是判斷當前uwTick與基準uwTick之間的差值是否大于目標“閾值”,使用這種結構相比較阻塞式等待能大幅提升效率

所用工具：

1、芯片： STM32F103C8T6

2、STM32CubeMx軟體

3、IDE： MDK-Keil軟體

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL庫

提示：以下是本篇文章正文內容，下面案例可供參考

一、外部中斷按鍵消抖

1、工程配置

• 1、設定RCC
  
• 2、設定串口
  1、設定按鍵PA8為GPIO_EXTI8
  2、設定GPIO mode 為 External lnterrupt Mode with Falling edge trigger detection（具有下降沿觸發檢測的外部中斷模式）
  3、設定GPIO Pull-up
  
  1、設定按鍵PB12為GPIO_Output
  2、設定GPIO mode 為 Output Push Pull(輸出推拉)
  3、設定GPIO NO pull-up and no pull-down
  4、設定Maximum output speed為High
  
• 3、打開中斷
  點擊NVIC打開對應的Enabled按鈕
  
• 4、創建工程
  點擊 GENERATE CODE，重新生成代碼，

2、工程代碼

點開工程的stm32f1xx_it.c可以看到下面的代碼

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI9_5_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI9_5_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_8);
  /* USER CODE BEGIN EXTI9_5_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI9_5_IRQn 1 */
}

右鍵 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_8)
點擊GO to Definition
可以看見下面的代碼

__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

復制void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)到main.c的下面USER CODE BEGIN 4 和 USER CODE END 4 之間，然后加入下面的代碼，代碼中的HAL_GetTick() 也可以替換為 uwTick

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	static uint32_t TickBase=0;
    if(GPIO_Pin==Button_Pin && HAL_GetTick() - TickBase >= 30)
   {		
				TickBase = HAL_GetTick();
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
	}
}

二、 Usart與Printf函式重定向

1、工程配置

• 1、設定
  在 Pinout&Configuration 界面中點擊左側 Connectivity 選擇 USART1，然后在 USART1 Mode and Configuration 的 Mode 中選擇 Asynchronous，Asynchronous 為異步通信的意思，Parameter Setting（基礎設定）為默認設定，其中波特率為 115200 Bits/s，位元組長度為 8 Bits，
  
• 2、開啟中斷
• 選擇 NVIC Setting，將Enable打鉤 ，啟用 USART1 中斷，

• 3、創建工程
  點擊 GENERATE CODE，重新生成代碼，

2、工程代碼

在 MDK-ARM 工程里要把 USE MicroLIB 選上

打開 usart.c，在 /* USER CODE BEGIN 0 / 和 / USER CODE END 0 */ 把標準輸入輸入頭檔案 stdio.h 加進去，并且加入以下代碼

#include "stdio.h"
#ifdef __GNUC__
/* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */

繼續在 /* USER CODE BEGIN 1 / 和 / USER CODE END 1 */ 之間加入以下代碼：

/**
* @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
* @param  None
* @retval None
*/
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    /* Place your implementation of fputc here */
    /* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);

    return ch;
}

至此，我們已經完成了Printf函式的重定向，之后的代碼里面就可以直接使用Print函式了

三、STM32 Uart 接收資料

1、工程代碼

打開usart.c，在 /* USER CODE BEGIN 0 / 和 / USER CODE END 0 */ 之間加入以下代碼：

uint8_t uart1Rx[1024];//申請1024個位元組的陣列
uint8_t *pUart1Rx =uart1Rx;//定義一個指標，用來指向存放資料的陣列
uint16_t uart1Size;//接收到資料的長度

在 stm32f1xx_it.c 中右鍵 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_8);
GO to Definition
在HAL_UART_IRQHandler() 函式里加上這一段，

	/* UART in mode Idle -------------------------------------------------*/
  if(((isrflags & USART_SR_IDLE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_IDLEIE) != RESET))
  {
     HAL_UART_IdleCpltCallback(huart);      
     return;
  } 

然后在HAL_UART_IRQHandler() 函式外面加上這段

__weak void HAL_UART_IdleCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(huart);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
   */
}

至此，整個 HAL_UART_IRQHandler() 函式，是這樣的，

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  uint32_t isrflags   = READ_REG(huart->Instance->SR);
  uint32_t cr1its     = READ_REG(huart->Instance->CR1);
  uint32_t cr3its     = READ_REG(huart->Instance->CR3);
  uint32_t errorflags = 0x00U;
  uint32_t dmarequest = 0x00U;

  /* If no error occurs */
  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_SR_PE | USART_SR_FE | USART_SR_ORE | USART_SR_NE));
  if (errorflags == RESET)
  {
    /* UART in mode Receiver -------------------------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))
    {
      UART_Receive_IT(huart);
      return;
    }
  }

  /* If some errors occur */
  if ((errorflags != RESET) && (((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET) || ((cr1its & (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE)) != RESET)))
  {
    /* UART parity error interrupt occurred ----------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_SR_PE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_PEIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_PE;
    }

    /* UART noise error interrupt occurred -----------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_SR_NE) != RESET) && ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_NE;
    }

    /* UART frame error interrupt occurred -----------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_SR_FE) != RESET) && ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_FE;
    }

    /* UART Over-Run interrupt occurred --------------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_SR_ORE) != RESET) && (((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET) || ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET)))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_ORE;
    }

    /* Call UART Error Call back function if need be --------------------------*/
    if (huart->ErrorCode != HAL_UART_ERROR_NONE)
    {
      /* UART in mode Receiver -----------------------------------------------*/
      if (((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))
      {
        UART_Receive_IT(huart);
      }

      /* If Overrun error occurs, or if any error occurs in DMA mode reception,
         consider error as blocking */
      dmarequest = HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);
      if (((huart->ErrorCode & HAL_UART_ERROR_ORE) != RESET) || dmarequest)
      {
        /* Blocking error : transfer is aborted
           Set the UART state ready to be able to start again the process,
           Disable Rx Interrupts, and disable Rx DMA request, if ongoing */
        UART_EndRxTransfer(huart);

        /* Disable the UART DMA Rx request if enabled */
        if (HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR))
        {
          CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

          /* Abort the UART DMA Rx channel */
          if (huart->hdmarx != NULL)
          {
            /* Set the UART DMA Abort callback :
               will lead to call HAL_UART_ErrorCallback() at end of DMA abort procedure */
            huart->hdmarx->XferAbortCallback = UART_DMAAbortOnError;
            if (HAL_DMA_Abort_IT(huart->hdmarx) != HAL_OK)
            {
              /* Call Directly XferAbortCallback function in case of error */
              huart->hdmarx->XferAbortCallback(huart->hdmarx);
            }
          }
          else
          {
            /* Call user error callback */
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
            /*Call registered error callback*/
            huart->ErrorCallback(huart);
#else
            /*Call legacy weak error callback*/
            HAL_UART_ErrorCallback(huart);
#endif /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */
          }
        }
        else
        {
          /* Call user error callback */
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
          /*Call registered error callback*/
          huart->ErrorCallback(huart);
#else
          /*Call legacy weak error callback*/
          HAL_UART_ErrorCallback(huart);
#endif /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */
        }
      }
      else
      {
        /* Non Blocking error : transfer could go on.
           Error is notified to user through user error callback */
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
        /*Call registered error callback*/
        huart->ErrorCallback(huart);
#else
        /*Call legacy weak error callback*/
        HAL_UART_ErrorCallback(huart);
#endif /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */

        huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
      }
    }
    return;
  } /* End if some error occurs */

  /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/
  if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))
  {
    UART_Transmit_IT(huart);
    return;
  }

  /* UART in mode Transmitter end --------------------------------------------*/
  if (((isrflags & USART_SR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET))
  {
    UART_EndTransmit_IT(huart);
    return;
  }

}

開啟中斷，將 usart.c 中MX_USART1_UART_Init(void) 函式的

if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

改寫成

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    else
    {
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1,pUart1Rx,1);
    }
    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);

然后在 /* USER CODE BEGIN 1 / 和 / USER CODE END 1 */ 之間加入以下代碼：

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart == &huart1)
    {
        pUart1Rx++;
        uart1Size++;
        //HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1,pUart1Rx,1);
    }
}

void HAL_UART_IdleCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);

    if(huart == &huart1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
        HAL_UART_Transmit(&huart1,uart1Rx,uart1Size,1000);
        pUart1Rx = uart1Rx;
        uart1Size=0;
    }
}
/* USER CODE END 1 */

STM32收到的資料，是這樣處理的，

    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenHi, 1, 1000);      // 發送長度高位
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenlo, 1, 1000);      //  發送長度低位
    HAL_UART_Transmit(huart, uart4Rx, uart4RxLength, 1000);    // 發送接收到的資料

參考博客——STM32 Uart 接收不定長資料

四、定時器編碼器模式讀取脈沖資料

1、工程配置

• 1、設定
  在左側 Pinout&Configuration 界面中的 Timers 下拉中點擊 TIM4，然后在 TIM4 Mode and Configuration 的 Mode 中將 Combined Channels 選擇為 Encoder Mode，即編碼器模式，
  
  在 Configuration 中選擇 Parameter Setting 選項卡，，Counter Mode 默認為 Up，即向上計數，Counter Period 設定為 65535，即計數器周期，這是一個 16 位的自動加載暫存器，填寫范圍為 0~65535，Encoder Mode 設定為 Encoder Mode TI1 and TI2，即兩個輸入 TI1 和 TI2 都被用來作為增量編碼器的介面，Polarity 默認為 Rising Edge，即為捕獲上升沿，其他引數默認，

注意: 當 Encoder Mode 設定為 Encoder Mode TI1 and TI2 模式時，AB 兩相的上升沿和下降沿都會計數，所以計數值是實際脈沖值的 4 倍，即四倍頻，Channel1 和 Channel2 的 Polarity 引數默認是 Rising Edge，意思是在檢測到上升沿的時候就觸發編碼器模式介面捕獲 AB 相的值，并不是指只檢測 AB 相的上升沿，下降沿還是同樣會計數的，

• 2、創建工程
  點擊 GENERATE CODE，重新生成代碼，

2、工程代碼

打開 MDK-ARM 工程，按下組合鍵 Ctrl+N（按住 Ctrl 鍵再按 N 鍵），新建一個檔案，再按下組合鍵 Ctrl+S，檔案名改為 encoder.c，保存到 MiaowLabs-DEMO 的 Src 檔案夾里，接著在 MDK-ARM 工程界面左側 Project 欄目雙擊 Application/User 檔案夾，把 encoder.c 加進來，
雙擊 encoder.c 檔案，把下面代碼敲進去

#include "tim.h"//包含tim頭檔案
#include "encoder.h"

int iTim4Encoder;//存放從TIM4定時器讀出來的編碼器脈沖

int GetTim4Encoder(void)//獲取TIM4定時器讀出來的編碼器脈沖
{
    iTim4Encoder = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4));//先讀取脈沖數
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);//再計數器清零
    return iTim4Encoder;//回傳脈沖數
｝

再新建一個檔案 encoder.h 頭檔案，把檔案保存到 Inc 檔案夾，然后，把下面代碼敲進去，

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H

int GetTim4Encoder(void);//宣告函式

#endif

打開 main.c 檔案，在 main 函式中的 /* USER CODE BEGIN 1 / 和 / USER CODE END 1 */ 之間定義一個變數：

int iTempTim4Encoder; //臨時存放從TIM4編碼器介面捕獲到的脈沖資料

![在這里插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201202001525804.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NTRE5fQXJ0aHVy,size_16,color_FFFFFF,t_70)

在主回圈 while(1) 里，把以下代碼敲進去：

HAL_Delay(5000);//延時5秒
iTempTim4Encoder = GetTim4Encoder();//捕獲TIM4脈沖資料
printf("TIM4定時器編碼器模式捕獲脈沖 = %d \n",iTempTim4Encoder);//把脈沖資料列印出來
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);//翻轉指示燈LED的電平

上面這段加入主回圈的代碼的意思，是 TIM4 定時器的編碼器捕獲脈沖，每隔 5 秒累計輸出一次脈沖資料，通過串口顯示在上位機上，

這里補充一個知識點：M 法測速，就是數固定時間內產生的脈沖數，像這里每隔 5 秒數一次累計起來的脈沖資料，就是用了 M 法測速，

代碼還沒寫完，有一句重要的代碼必須要加進去，TIM4 的編碼器介面模式才會啟用，我們在 main 函式的 /* USER CODE BEGIN 2 / 和 / USER CODE END 2 */ 之間加入：

HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_ALL);//開啟TIM4的編碼器介面模式

五、PWM與TB6612FNG驅動電機

STM32 與 TB6612FNG 的主要接線：

PB0 --> AIN1
PB1 --> AIN2
PA3 --> BIN1
PA4 --> BIN2
TIM3_CH1 --> PWMA
TIM3_CH2 --> PWMB

1、工程配置

• 1、設定
  打開工程，在左側 Pinout&Configuration 界面中的 Timers 下拉中點擊 TIM3，然后在 TIM3 Mode and Configuration 的 Mode 中將 Channel2 選擇為 PWM Generation CH2，并在下方的引數設定選項卡中將 Prescaler 設為 72，即預分頻系數（TIMx_PSC）設為 72；Counter Period 設為 100，即計數周期（自動加載值 TIMx_ARR）設為 100；Pulse 設為 100，即占空比設定為 100%，
  回到 STM32CubeMX 軟體界面，在右側界面的芯片中分別點擊 PA3、PA4，并將其配置為 GPIO_Output，在 System Core 下拉選單中選擇 GPIO，然后在左側的 System Core 下拉選單中選擇 GPIO，然后在 GPIO Mode and Configuration 中對 PA3、PA4 引腳進行配置，GPIO output level 代表 GPIO 默認輸出電平，在這里設定為低電平；GPIO mode 代表 GPIO 引腳模式，在這里設定為推挽輸出；GPIO Pull-up/Pull-down 即 GPIO 上拉或下拉，在這里設定為既不上拉也不下拉；Maximum output speed 即 最大輸出速度，在這里設定為低速；User Label 即用戶標簽，在這里將 PA3 改為 BIN1，PA4 改為 BIN2，

• 2、創建工程
  點擊 GENERATE CODE，重新生成代碼，

2、工程代碼

在 main.c 中的 /* USER CODE BEGIN 2 / 和 / USER CODE END 2 */ 之間加入以下代碼：

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);//開啟TIM3_CH2的PWM輸出
  HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port, BIN1_Pin, GPIO_PIN_SET);//初始化BIN1引腳為低電平
  HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port, BIN2_Pin, GPIO_PIN_RESET);//初始化BIN2引腳為高電平
  /* USER CODE END 2 */

然后，在主回圈中加入以下代碼：

	ButtonScan();
if(g_iButtonState == 1)//如果按鍵被按下
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(BIN1_GPIO_Port,BIN1_Pin);//翻轉BIN1引腳電平，如果是低電平則翻轉為高電平，如果是高電平則翻轉為低電平
        HAL_GPIO_TogglePin(BIN2_GPIO_Port,BIN2_Pin);//翻轉BIN2引腳電平，如果是低電平則翻轉為高電平，如果是高電平則翻轉為低電平
        g_iButtonState = 0;//按鍵狀態歸0，代表松開
    }

上面這段代碼的意思是，每次按下按鍵，左側電機的轉動方向都會更換一次，默認是全速轉動（占空比 100%），

遇到的問題

1、以CubeMX生成的代碼為基礎，添加用戶代碼

使用時發現每一次重新生成代碼的時候，自己添加進去的代碼就會消失不見，網上查資料發現所有用戶自定義添加的代碼必須在BEGIN和END之間， 還有工程配置也要修改，若是下面的沒有配置，即使把代碼寫在了USER CODE BEGINE 中也會被覆寫，

2、編碼器資料為什么會輸出負數

如果 TI1 和 TI2 分別接電機的 A 相和 B 相的話，那么，當電機正轉的時候，如下圖計數器會向上計數，反轉的時候會向下計數，但是向下計數并不會出現負的值，依舊是從（0-ARR）計數，

獲取編碼器脈沖的代碼如下

int GetTim4Encoder(void)//獲取TIM4定時器讀出來的編碼器脈沖
{
    iTim4Encoder = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4));//先讀取脈沖數
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);//再計數器清零
    return iTim4Encoder;//回傳脈沖數
｝

注意看，上面的代碼 iTim4Encoder = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4)); 使用了強制型別裝換，把暫存器的值讀出來了之后，轉換成了 short 型（2 位元組），范圍為（-32768-32767），此時當我們把計數器的初始值設定為 0 之后，如果出現反轉，它就會從 0 開始向下計數（0,65535,65534，…）但是經過強制型別轉換之后就變成了（0，-1，-2，…），

但是為什么 65535 會變成 -1 ？此時我們回到 short 的表示范圍（-32768-32767），也就是說原來 int 型變數當讀出來的值為 32767, 32768, 32769，…，65535，65536，65537… 的時候會因為強制轉換成 short 型變數而溢位轉換為 32767，-32768，-32767，…，-1，0，1 就這樣不斷地回圈下去，所以電機反轉的時候讀出的數就是反方向的速度值，不需要用 65535 去減去讀出的值再加上負號才可以得到方便觀察的值，我們只需要運用一個強制型別轉換就可以了，

3、為什么按鍵按下無法控制電機反轉
記得在主回圈里添加 ButtonScan(); 函式

總結

好多好多……沖沖沖！