自定义方波波形发生器（代码库）

自定义方波波形发生器（代码库）

本文讲述一个可以产生任意波形的波形发生器，可以适用于m433，红外发射等需要自定义波形的场景。且本文的代码是非阻塞的，在波形生成期间可以继续执行其他代码。具体代码：https://github.com/zrw269113179/waveform.git
注意，本文使用的所有相关于GPIO的操作都使用我的另一个底层驱动，详见
https://blog.csdn.net/u014723040/article/details/90715769

预览

让我们先来看看效果，首先我们先定义一个波形对象

static waveform wave1;

然后对他进行初始化

waveform_init(&wave1,27);//27为我们绑定的引脚号，即通过27号引脚输出波形

接着再定时器中断中调用轮询函数

 if (TIM2_GetITStatus(TIM2_IT_Update) == SET)    {waveform_loop(); TIM2_ClearITPendingBit(TIM2_IT_Update); 
}

记得先把27号脚配置成输出模式，然后我们就可以调用函数生成波形了

waveform_generate(&wave1,0,100);    
waveform_generate(&wave1,1,200);    
waveform_generate(&wave1,0,300);    
waveform_generate(&wave1,1,400);    
waveform_generate(&wave1,0,500);

这里我们的定时器周期为100us，所以上述代码波形先输出10ms的低电平，再20ms的高电平，再30ms的低电平，再40ms的高电平，最后50ms的低电平，后续没有其他输出，因此保持低电平。如下图所示

代码分析

结构体

我们先来看这个结构体

#define WAVE_DEEP_LEN       20
typedef struct
{    unsigned short tick;    // 输出时间    unsigned char level:1;  // 输出电平
}wave_queue_obj;
typedef struct waveform_t
{    unsigned char pin;          // 绑定引脚    unsigned char deep;         // 队列深度    unsigned char front;        // 队列头    unsigned short tick_cnt;    // 计时时间    struct waveform_t* next;    // 链表    wave_queue_obj queue[WAVE_DEEP_LEN]; // 队列数组
}waveform;

这里我们可以看到定义了一个队列，用队列来记录我们需要输出的波形，因此我们可能需要更改WAVE_DEEP_LEN的值，使队列不占用过多的空间，推荐定义为一个波形调waveform_generate函数的最大次数。即示例中的波形需要调用5次waveform_generate才能生成一次波形，那么WAVE_DEEP_LEN就可以设置成5，这里永远取最大的值。

waveform_init

/*** @brief 波形对象初始化* * @param wave 波形对象* @param pin 输出引脚 */void waveform_init(waveform *wave, unsigned char pin){    wave->front = 0;    wave->deep = 0;    wave->pin = pin;    wave->tick_cnt = 0;    if (head == 0x00)    {        head = wave;    }    else    {        wave->next = head;        head = wave;    }
}

初始化函数令波形对象*wave 绑定输出引脚，并且将其编入链表，以便后续遍历。

waveform_generate

/*** @brief 波形生成函数* * @param wave 波形 * @param level 高低电平输出 * @param tick 输出时间 */void waveform_generate(waveform *wave, unsigned char level, unsigned short tick){if ((wave->deep + 1) % WAVE_DEEP_LEN != wave->front)   {        wave->queue[wave->deep].tick = tick;wave->queue[wave->deep].level = level;wave->deep++;if (wave->deep >= WAVE_DEEP_LEN)        {            wave->deep -= WAVE_DEEP_LEN;        }}
}

这里我们看到，仅仅是将输出属性入队，而没有直接做输出。

waveform_loop

要做到非阻塞，就必须使用到轮询，我们定义一个定时器来进行轮询,waveform_loop即为其轮询函数，在定时器中定期调用该函数。

void waveform_loop()
{    waveform *iterator = head;   while (iterator != 0)    {        if (iterator->deep != iterator->front)        {            wave_queue_obj *temp = &iterator->queue[iterator->front];            pin_write(iterator->pin,temp->level);            iterator->tick_cnt++;            if (iterator->tick_cnt > temp->tick)            {waveform_quit_queue(iterator);                iterator->tick_cnt=0;            }        }iterator = iterator->next;    }
}

这里我们遍历链表，当iterator->deep != iterator->front时，即该波形对象中输出队列不为空时，我们输出当前队列需要输出的电平，即pin_write(iterator->pin,temp->level);,然后叠加计时时间iterator->tick_cnt++;然后判断输出时间是否达到队列中期望输出的时间，如果大于该时间则队列中当前对象出列，完成当前队列的输出。

总结

该代码库中我们通过对队列和链表的运用，利用定时器的特点实现了非阻塞式的波形生成器，且调用简单，适用于裸机或单线程生成自定义波形。