（已公布）狂欢节答题（附加题）

zero99

附加题：

自行选型一个STM32的单片机，要求输出4路可控制脉冲数的高速脉冲，必须要尽可能的节省CPU时间，而且不能频繁的进入中断（只需提供解决方案，不用代码）

虽然是附加题，还是希望大家能参与进来。或者，你最认同哪三位的答案呢？



答案如下：
利用主从定时器协助的方式来进行对STM32外设的极致使用，答DMA是要扣分的。（采用DMA方式，在高速的时候会过多的占用总线时间，不符合题目中的尽可能的节省CPU时间的目地）
1、自行选型一款STM32单片机，考得选型能力，根据项目要求选出一款比较合适的芯片
2、输出4路高速脉冲并且脉冲数可控，节省CPU,并且少进入中断，考的是对STM32的外设理解能力以及主从定时器协助能力


本题最佳答案为：@nyszx，其次是：@dsjsif 和 @landeng1986

@dsjsif 虽然也指出了定时器的协助，但是并没有实际指出定时器如何具体的搭配和解决思路
@landeng1986 虽然指出了主从搭配，然而并没有从实际上进行设计题目所问道的实际解决方案
@wolfgang2015的回复有待商榷，@zeropandragon 回答不对

本帖为 #狂欢节第二波# 活动的附加题，也是最后一题，决定前3的最终排名和DISC归属

本题为开放性题目，届时会根据答题结果，进行点评&排名


答题时间：2017年11月28日 10:00  -  11月30日 10:00 （两天）


本题由@nyszx、@landeng1986、@Zeyo_Pendragon、@wolfgang2015、@dsjsjf 5位大佬参加，其他网友也可以参加（但不计分）


另外，
请在第二波活动中答对3题及以上（即积分榜蓝色区域）的小伙伴，请速速把STM32中文官网注册邮箱私信给我（通过第一波活动的无需再次提供~）
查看答题积分榜>>（帖末）

zero99

MARK MARK MARK

wolfgang2015

自行选型一个STM32的单片机，要求输出4路可控制脉冲数的高速脉冲，必须要尽可能的节省CPU时间，而且不能频繁的进入中断（只需提供思路&方法，不用代码）

题目思路分析：
   1、“输出4路可控脉冲“， 需要用到的MCU定时器资源进行脉宽调制（PWM），所以，高级定时器 T1、T8，及普通定时器T2~T5就能满足；
   2、"必须要尽可能的节省CPU时间，而且不能频繁的进入中断"，              需要降低控制MCU控制寄存器频度和数量，将MCU的工作量释放出来，这里选用DMA进行数据传递；选择DMA就需要MCU的参考对定时器进行选型，要选择具备4通道DMA输出的定时器方可使用，比如Timer1、Timer3。其他某些DMA通道缺失或者通道不够的定时器需加以排除；
             另外，不能频繁的进入中断，而且是满足"高速"最先可以使用DMA数组的方式进行，将发送脉冲数组+1的数量（数组最后一个字为0，表示停发脉冲）作为DMA数组；如果发送高速脉冲数超过65535个，则可以使用DMA传输完成中断中切换DMA传输的数据起始地址及发送数量，继续发送。

   3、使用CubeMx将芯片选择、定时器选择、DMA选择好，使用HAL方式输出代码，让代码具备
以下功能关键点：
     以选用的MCU是STM32F401RE（84MHz主频设置）为例：
     1）在CubeMx界面中，选中Tim3定时器中Channel1()、Channel2()、Channel3()、Channel4() 的下拉框，分别配置 PWM Generation CH1、PWM Generation CH2、PWM Generation CH3、PWM Generation CH4。

     2）在TIM3配置界面里，将Prescaler设置为84-1，Counter Period设置为1000-1， 脉宽调制的波形频率为1KHz。如果高速，可以调节分频系数，增加DMA队列中需发送脉冲数量，以达到高速脉冲频率的发送要求。

     3）占空比默认为0，极性为低电平；

     4）DMA设置中，分别将TIM3_CH1、TIM3_CH2、TIM3_CH3、TIM3_CH4 对应的DMA数据流（DMAx Stream）；

     5）生成代码后，观察stm32f4xx_hal_msp.c 文件中中 HAL_TIM_PWM_MspInit（......）函数中具备 DMA和Timer的相关配置函数；

     6) PWM输出的数量通过DMA数组的方式来定义，能降低对中断的调用次数。         启动DMA命令 HAL_TIM_PWM_Start_DMA(......)
         或者用 HAL_TIM_PWM_Start() 配合 HAL_TIM_DMABurst_WriteStart()函数来实现脉冲数的发送。

Zeyo_Pendragon

STM32L432KC
采用TIM2的4个比较/捕获通道加DMA可以产生出4路不同频率和占空比的方波
1）脉冲宽度一致，DMA地址不增加；
2）脉冲频率不同，设置不同的装载值，PWM使用单次触发。
3）发送的脉冲数超过65535个，使用DMA传输完成中断切换DMA传输的数据起始地址及发送数量，继续发送

ddllxxrr

用DMA就行，不占用CPU时间

landeng1986

选择STM32F302R8T6，前面电机控制培训刚用过的。
主要参考应用笔记AN4776，利用STM32定时器输出指定脉冲个数。
STM32定时器的单脉冲输出功能，让定时器在某个事件触发后的一段时间产生指定脉宽的单脉冲信号。
计数器的启动可由从模式控制器控制，可由比较输出模式或PWM输出模式来产生波形。

例：通过使用STM32定时器的主从模式实现周期性地输出指定数目的脉冲：
TIMER2与TIMER1主从连接，实现周期性的输出5个脉冲。
TIMER2 配置为主触发模式，触发TIMER1的计数；
TIMER1 配置为从单脉冲输出模式；TIM1_RCR=4；

利用这个方法经过改造可实现输出多路可控制脉冲数的高速脉冲。


我刚入门不久，边参与边学习，班门弄斧了

zero99

顶一下

nyszx

题目分析：

自行选择一个STM32，为啥不来点干脆的，直接指定型号，毕竟STM32产品线上有11个系列，将近800个型号，从中选择还是难度的，还好，ST提供了很多工具，比如：STMCUFinder、STM32CubeMX可以大大简化选型难度。要求4路可控脉冲数的高速脉冲，节省CPU时间，而且不能频繁的进入中断。重点来了，4路（独立？）、可控脉冲数、高速脉冲（有多高？），节省CPU，中断少。第一反应就想到了STM32强大的外设：定时器/HRTIM，通过外设自己工作才能不耽误CPU。因此通过工具搜索初步定下来在速度快常用的F3/F4以及F7/H7系列，F7/H7对于我这个菜鸟来说太高大上，就在F3/F4中选择，发现F3在电机控制上非常厉害，有强大的HRTIM，但是此题要求的是可控高速脉冲，发现F3在此处似乎并不太合适，F3适合在高精度“花样”控制中，也许是自己低估它了，反正放弃了，最终选择了F4系列。以上废话可忽略，以下才是重点。

解决方案：使用多个定时器，工作在主从模式，

主定时器负责高速脉冲输出，工作在主模式，设定为PWM 模式1，CH1输出脉冲，脉宽设定为50%占空比，频率可调，开启自动装载功能，设定MMS用作从定时器的预分频器。

从定时器负责计数，工作在从模式，选择内部触发，并开启UIE, 在中断中控制主定时器的启停。

从来没这么用过，第一次，也算是为了学习，为了简单，选择4个主定时器、4个从定时器，这样一算就要8个定时器，还好，STM32最多的定时器有18个之多，看F4系列的参考手册，可以这样组合：

3主、2从；4主5从；10主、9从；13主12从；这样组合出4路独立的组合,而且都使用ITR2触发。除了F411有11个定时器外F4其他系列都有17个定时器，且APB1 Timer 时钟高达84MHz  APB2Timer 时钟高达168MHz 主频达到168MHz完全胜任,因便宜的F407系列就能满足。

方案验证：

手头有一块F411RE的NUCLEO板，因此就拿他进行验证。查看数据手册F411有1、2、3、4、5、9、10、11，除了9以为都支持主模，除了10、11都支持从模式，遗憾的是只能有三组满足，不过用于验证还是可以的，一组能实现，其他的也类似，输出100KHz高速脉冲，题目没要求多少算高速，按PLC常规的脉冲输出有20Khz\100Khz\200Khz\400Khz,所以就按100KHz做应该满足题目要求吧。

部分测试代码（HCLK=APB1 Timer =[url=]APB2 Timer=100MHz [/url]）：

TIM3主、TIM2从

1. void TIM2_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.        
   
4.         if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
   
5.   {
   
6.                 TIM3->CR1 &= (uint16_t)~TIM_CR1_CEN;
   
7.                 TIM3->CCER &= (uint16_t)~0x001;
   
8.                 TIM2->CNT=0;
   
9.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
   
10.                 TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
11.         }
    
12.        
    
13. }
    
14. 
    
15. void OutputPulseOne(u32 Cycle,u32 PulseNum)
    
16. {
    
17.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19.     TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    
20.                 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
21.        
    
22.                 //脉冲管脚配置
    
23.                 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
    
24.                
    
25.                 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 ;             //TIM3_CH1输出脉冲
    
26.                 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    
27.                 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    
28.                 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    
29.                 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    
30.                 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
31. 
    
32.                 GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM3);
    
33.        
    
34.                 //主定时器配置TIM3
    
35.                 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
36.        
    
37.                 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Cycle-1;                                                                 //脉冲频率
    
38.                 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;                   //不分频
    
39.                 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数模式
    
40.                 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;               //设置时钟不分割
    
41.                 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    
42.        
    
43.     TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);                                       
    
44. 
    
45.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;             //选择定时器模式：TIM脉冲宽度调制模式1      
    
46.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
    
47.     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = Cycle/2;                       //设置待装入捕获寄存器的脉冲值                                   
    
48.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;      //输出极性   
    
49.                 TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;   //空闲为低
    
50.                 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
    
51.                
    
52.     TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);                                                         
    
53. 
    
54.     TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable);        //启用主从模式
    
55.     TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);                                        //主定时器可用作从定时器的预分频器
    
56. 
    
57.     TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);                                                 //输出比较2预装载使能                           
    
58.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);                           //自动重载预装载使能  
    
59.                
    
60.                 //从定时器配置 TIM2               
    
61.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
62. 
    
63.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PulseNum;   
    
64.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =0;   
    
65.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;     
    
66.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  
    
67.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);  
    
68. 
    
69.     TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_ITR2);
    
70.                 TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_External1 );//为外部时钟模式SMCR 寄存器中的 SMS=111
    
71.        
    
72. 
    
73.        
    
74.     TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,DISABLE);
    
75. 
    
76.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
77.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;        
    
78.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    
79.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;     
    
80.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
81.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
82.                
    
83.                 //启动工作
    
84.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update)；
    
85.     TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
    
86. TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    
87.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    
88. }

复制代码

OutputPulseOne（160，10）代表100KHz,10个脉冲
另外一组类似，使用的是TIM4主、TIM5从
效果如图：
两组同时输出15个脉冲、和10个脉冲

两组同时输出10个脉冲、和6个脉冲

两组同时输出8个脉冲、和8个脉冲

两组尝试150KHz 输出10个脉冲、和10个脉冲

最后附上已经摧残过很多次的F411板子

此方案没有处理计数超过定时器定时溢出时的方法，可以通过中断来循环计数实现，扩展可实现4组输出，应该实现了题目要求，自己水平有限，就不在此班门弄斧了，期待学习高手更好的方案。

nyszx

期间还测了测F411高达4Mhz PWM输出，很强大， 但已经失真很严重，2M还好。有机会拿刚换到的F7测测.

dsjsjf

附加题：
自行选型一个STM32的单片机，要求输出4路可控制脉冲数的高速脉冲，必须要尽可能的节省CPU时间，而且不能频繁的进入中断（只需提供解决方案，不用代码）
一、首先，单片机的选型，因为需要高速脉冲，优先选择主频高的，STM32H743，定时器的时钟频率可达200MHz;
二、需要4路脉冲输出，可以采用TIM2的PWM CH1--CH4来输出，当然，如果所需要的4路脉冲频率不同，可以用4个独立的定时器的通道来输出;
三、节省CPU时间和不能频繁的进入中断，说明需要用单片机的硬件资源来实现。脉冲的周期、占空比由硬件PWM输出，都不是问题，主要是脉冲数量要可控。查看AN4013应用笔记定时器概览，定时器的从模式中的门控模式，可以满足要求 。
四、那就需要另外一个定时器，作为主模式来触发TIM2的使能与关闭，采用TIM5的单脉冲模式，这个脉冲宽度设定为需要输出脉冲周期的N倍，N即为需要输出脉冲的数量。
五、通过STM32CubeMX大概配置一下，贴上部分截图（暂时未经实验验证，部分参数可能还需修改）：

六、如果4路脉冲的频率、数量等都不相同，或者都需要相互独立，则需要更换为独立的定时器来控制输出。
七、看到F3和H7系列都还有HRTIM（High-resolution timer），据说时钟倍频后可高达4点几GHz，无奈最近出差，都是抽晚上时间看看资料，也没能看懂怎么使用，说不定可以输出更高频率的脉冲，只能等以后有空再学习。