[嵌入式]STM32解析航模遥控器的PPM信号

一、前言

• 通常接收器能输出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 + FS-iA10B接收器】来完成本实验。
• 本实验中，遥控器的输出为6通道。
• 注：只要您的接收器能输出PPM信号即可参考本实验。

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，以下截图为接收机读取到的一帧数据。

• 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
}

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
 
}

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
		}
		
	}
 }

六、实验效果展示

• 在线调试截图
  

• 实物展示
  
  七、实物验证

• 由本人自主设计研发的斜拉索攀爬机器人使用该遥控器顺利攀爬上了“武汉市二七长江大桥”。

八、疑问