【笔记】判断高电平，低电平和方波的几种方法

读取某一个上拉电平信号，它可能输出是低电平，可能是高电平，可能是方波，并且这个方波不知道频率何占空比，那么如何来通过程序来判断呢？高电平和低电平都好说，利用HAL库读取即可，如下：

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();// 初始化 GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;   // 选择要读取的引脚GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 设置为输入模式GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;    // 没有上下拉电阻HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 读取 GPIO 电平uint8_t gpioState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);// 现在 gpioState 包含了引脚的电平状态 (GPIO_PIN_SET 或 GPIO_PIN_RESET)while (1) {// 在这里可以执行其他任务}
}

重点是方波，如何读取方波信号呢？   

方法一：读取ADC电压

高电平是3.3V左右，低电平是0V左右，那么介于中间的就是方波，这个是很直观的，以下便是读取ADC的程序：

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"ADC_HandleTypeDef hadc1;void Error_Handler(void) {// 处理错误
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}void ADC_Config(void) {// 初始化ADC外设hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续模式，以便不断地测量电压hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.NbrOfDiscConversion = 0;hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) {Error_Handler();}// 配置ADC通道    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0; // 选择要读取的ADC通道sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_84CYCLES;if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();ADC_Config();// 启动ADC转换if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK) {Error_Handler();}uint32_t adcValue;while (1) {// 等待ADC转换完成if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK) {// 读取ADC数据寄存器adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);// 判断电压值来判断是高电平、低电平还是方波信号}}
}

方法二：外部中断

如果是方波，外部中断肯定会触发，外部电路是上拉，我们需要将STM32配置成上拉，下降沿触发外部中断。在1s内如果有中断被触发就是方波，否则就是高或者低电平，以下是HAL的示例代码： 

#include "stm32f4xx.h"    
#include "stm32f4xx_hal.h"void Error_Handler(void) {// 处理错误
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}void EXTI_Config(void) {// 配置外部中断__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOA时钟__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE(); // 启用SYSCFG时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; // 配置外部中断引脚，例如GPIOA的引脚0GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING; // 上升沿和下降沿触发外部中断GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置外部中断线HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0); // 配置中断优先级HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); // 启用外部中断// 配置外部中断触发EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;EXTI_InitStruct.Line = EXTI_LINE_0; // 配置外部中断线EXTI_InitStruct.Mode = EXTI_MODE_INTERRUPT;    EXTI_InitStruct.Trigger = EXTI_TRIGGER_RISING_FALLING; // 上升沿和下降沿触发HAL_EXTI_SetConfigLine(&EXTI_InitStruct);
}void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {// 外部中断回调函数，当外部中断触发时执行// 在这里可以执行你的方波信号检测逻辑// 如果外部中断触发，表示方波信号// 否则，表示高电平或低电平
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();EXTI_Config();while (1) {// 在这里可以执行其他任务}
}

方法三：读取方波的频率和占空比

这个是直接的，也是最直观的，我们还可以额外知道该方波的一些信息。以下是示例代码：

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"TIM_HandleTypeDef htim2;
uint32_t highPulse = 0;
uint32_t lowPulse = 0;
uint32_t period = 0;
uint32_t frequency = 0;
float dutyCycle = 0.0f;    void Error_Handler(void) {// 处理错误
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}void TIM2_Config(void) {// 初始化定时器2 (TIM2)htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 0;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 0xFFFFFFFF; // 设置定时器周期为最大值if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if (htim->Instance == TIM2) {// 每当定时器2溢出时执行// 更新方波频率和占空比的测量值frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / (period + 1);dutyCycle = (float)highPulse / (period + 1);highPulse = 0;lowPulse = 0;}
}void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if (htim->Instance == TIM2) {// 每当定时器2的捕获比较中断时执行if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) {    // 当外部信号为高电平时执行highPulse = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);} else {// 当外部信号为低电平时执行lowPulse = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);period = highPulse + lowPulse;}}
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();TIM2_Config();// 配置外部中断线__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置外部中断引脚EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;EXTI_InitStruct.Line = EXTI_LINE_0;EXTI_InitStruct.Mode = EXTI_MODE_INTERRUPT;EXTI_InitStruct.Trigger = EXTI_TRIGGER_RISING_FALLING;HAL_EXTI_SetConfigLine(&EXTI_InitStruct);// 配置中断优先级HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);// 启动定时器if (HAL_TIM_Base_Start(&htim2) != HAL_OK) {Error_Handler();}    while (1) {// 在这里可以执行其他任务}
}

以上就是想到的3种方法，欢迎方法补充，最后如果你知道方波的频率和占空比，还有一个方法，你知道吗？    

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