STM32解析航模遥控器的PPM信号

一、前言

• 通常遥控器能输出i-BUS、s-BUS、PPM、PWM信号，其中i-BUS、s-BUS需要配套的电平反向器（硬件取反），PWM信号占用引脚较多，对比而言PPM信号使用起来更为方便。
• 航模遥控器性能强大，深受DIY用户的热爱，考虑到目前针对PPM信号解析的文章较少，本文将对其进行探讨。

二、文章实验器材展示

• 本人采用【FS-i6X航模遥控器】来完成本实验。
• 本实验中，遥控器的输出为6通道。
  

三、使用逻辑分析仪读取的PPM信号

• 本人将遥控器配置成了6通道的输出模式，以下截图为读取到的一帧数据。

• 从下面这张大的截图中，我们可以发现规律：在每一帧数据之间会有一段较长的上升沿，这段上升沿的持续时间会波动，持续时间通常在8000微秒左右；紧接着，后面会产生8次上升沿，其中前面的6次分别对应着6个通道的输出，关于最后2个上升沿本人也不太清楚（不影响后续工作）。

• 上述两张关于PPM信号报文的规律将成为编程的依据。

四、STM32定时器的输入捕获功能

• 要想实现对PPT信号的采集处理，最重要的就是读取每一次上升沿的持续时间，这里要用到的就是定时器的输入捕获功能。

定时器配置为输入捕获示例程序：

//定时器5通道2输入捕获配置

TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;

void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{	 
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);	//使能TIM5时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能GPIOA时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1;  //PA1 清除之前设置  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA1 输入  
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);						 //PA1 下拉
	
	//初始化定时器5 TIM5	 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 	//预分频器   
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
  
	//初始化TIM5输入捕获参数
	TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //CC1S=01 	选择输入端 IC1映射到TI1上
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	//上升沿捕获
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	 //配置输入分频,不分频 
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0a;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
    TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
	
	//中断分组初始化
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;  //TIM3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级2级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //从优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器 
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC2IE捕获中断	
	
    TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5
}
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定时器中断服务函数

u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;	//输入捕获状态		    				
u16	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值
u16 remote_control_value[9];
 
//定时器5中断服务程序	 
void TIM5_IRQHandler(void)
{ 

 	if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获	
	{	  
		if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)		 
		{	    
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
			{
				if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
				{
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
				}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
			}	 
		}
	if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
		{	
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)		//捕获到一个下降沿 		
			{	  			
				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获到一次上升沿
				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM5);
		   	TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC2P=0 设置为上升沿捕获
			}else  								//还未开始,第一次捕获上升沿
			{
				TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			//清空
				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
	 			TIM_SetCounter(TIM5,0);
				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;		//标记捕获到了上升沿
		   	TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);		//CC2P=1 设置为下降沿捕获
			}		    
		}			     	    					   
 	}
 
    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
 
}
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五、PPM信号的解析

主函数的处理过程如下：

int main(void)
 {		
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
 
 	TIM3_PWM_Init(20000-1,72-1); 		//不分频。PWM频率=72000/(899+1)=80Khz
 	TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);	//以1Mhz的频率计数 
  while(1)
	{
 		if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
		{
			temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
			temp*=65536;//溢出时间总和
			temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
			printf("HIGH:%d us\r\n",temp);//打印总的高点平时间
			if(temp > 3000)
			{
				flag_i = 0;		
				flag_k = 0;
			}	
			if(flag_i == 0)
			{
				remote_control_value[flag_k] = temp;
				flag_k = flag_k + 1;
				if(flag_k == 9)
				{
					flag_i = 1;
					actual_ch_value[1] = remote_control_value[5];
					actual_ch_value[2] = remote_control_value[1];
					actual_ch_value[3] = remote_control_value[6];
					actual_ch_value[4] = remote_control_value[2];
					actual_ch_value[5] = remote_control_value[7];
					actual_ch_value[6] = remote_control_value[3];				
				}						
			}				
			TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
		}
		
	}
 }
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六、实验效果展示

• 在线调试截图
  

• 实物展示
  

七、疑问