Timer STM32 + Rust: Interrupt untuk Mengukur Lebar Pulsa Lebih Lama

 1#![no_std]
 2#![no_main]
 3
 4use core::sync::atomic::{AtomicU32, Ordering};
 5
 6use defmt_rtt as _;
 7use panic_probe as _;
 8
 9use cortex_m_rt::entry;
10use stm32f1xx_hal::{
11    flash::FlashExt,
12    pac::{self, interrupt},
13    prelude::*,
14    rcc::{Config, RccExt},
15    time::Hertz,
16    timer::{Event, Timer},
17};

Seperti biasa kita memberitahu kompiler Rust untuk tidak menggunakan standard library dan tidak menjalankan program diatas sistem operasi.

Kita juga mendefinisikan library yang akan digunakan dalam project:

• library atomic digunakan untuk mendefinisikan variabel global agar dapat diakses dari blok loop utama dan dapat diakses dari fungsi interrupt.
• Library/crate cortex_m_rt untuk menentukan fungsi entry program akan mulai berjalan dan menangani proses startup program.
• defmt_rtt berfungsi untuk mengirimkan data ke PC/laptop untuk logging menggunakan protokol real time transfer.
• Library stm32f1xx_hal berfungsi agar kita dapat mengakses periferal mikrokontoler STM32F103C8 secara aman.
• panic_probe digunakan untuk menangani jika terjadi runtime error, dan akan otomatis mengirimkan log eror yang terjadi ke host PC/laptop.

1static NUMB_OVERFLOW: AtomicU32 = AtomicU32::new(0);

Membuat variabel global dengan nama NUMB_OVERFLOW untuk menyimpan jumlah timer mengalami overflow. Disini kami menggunakan tipe variabel AtomicU32 agar variabel dapat diakses baik dari blok loop utama maupun dari blok fungsi interrupt (Interrupt Service Routine/ISR).

1defmt::println!("STM32F103C8 Timer Interrupt with Input Capture");

Mengirim pesan ke PC/laptop untuk menandai sebagai program timer dengan intterupt.

 1let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
 2
 3let mut flash = dp.FLASH.constrain();
 4
 5let rcc = dp.RCC.constrain();
 6
 7let clock_config = Config::default()
 8    .use_hse(Hertz::MHz(8))
 9    .sysclk(Hertz::MHz(72))
10    .hclk(Hertz::MHz(72))
11    .pclk1(Hertz::MHz(36));
12
13let mut clocks = rcc.freeze(clock_config, &mut flash.acr);

Sama seperti artikel sebelumnya kita mengonfigurasi clock untuk menggunakan clock external sebesar 8 MHz, kemudian menggunakan clock System sebesar 72 MHz, clock Advanced-High Bus Periferal sebesar 72 MHz, dan clock Advanced-Periferal Bus 1 sebesar 36 MHz. Sehingga frekuensi clock Timer 2 akan menjadi 72 MHz.

1let mut gpioa = dp.GPIOA.split(&mut clocks);
2
3let channel_1 = gpioa.pa0.into_pull_down_input(&mut gpioa.crl);

Mengakses periferal GPIO Port A (GPIOA) dan mengonfigurasi pin PA0 sebagai input pull-down. Tahap selanjutnya pin PA0 akan kita hubungkan ke channel 1 Timer 2.

1let timer2 = Timer::new(dp.TIM2, &mut clocks);
2unsafe {
3        pac::NVIC::unmask(interrupt::TIM2);
4}

Mengakses periferal Timer 2 dan mengaktifkan interrupt untuk Timer 2 pada NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller).

1let mut counter = timer2.counter_hz();

Mengaktifkan counter pada Timer 2.

1counter.listen(Event::Update);

Mengaktifkan interrupt untuk event update pada Timer 2 STM32F103C8.

1let timer_register = unsafe { &*pac::TIM2::ptr() };

Mengakses pointer register Timer 2 STM32F103C8 secara langsung.

1timer_register.ccmr1_input().modify(|_, w| w.cc1s().ti1());

Mengonfigurasi channel 1 pada Timer 2 sebagai input dan menghubungkan channel 1 Timer 2 ke pin PA0.

1timer_register
2    .ccmr1_input()
3    .modify(|_, w| w.ic1f().fck_int_n8());

Mengaktifkan filter digital untuk channel 1 pada Timer 2 untuk mengurangi debounce.

1timer_register.ccer().modify(|_, w| w.cc1e().set_bit());

Mengaktifkan input capture channel 1 pada Timer 2.

1    timer_register.ccer().modify(|_, w| w.cc1p().clear_bit());

Mengonfigurasi agar channel 1 pada Timer 2 mendeteksi Rising edge.

1  counter.start_raw(7199, 65535);

Menjalankan Timer 2 dengan prescaler 7199 dan nilai register Auto-Reload sebesar 65535.

1let mut start_press_tick = 0u16;
2
3let mut is_pressed = false;

Membuat variabel untuk menyimpan nilai tick saat push button mulai ditekan dan menyimpan status kondisi push button.

1loop {
2    if counter.get_interrupt().contains(Event::C1) {
3        // Capture channel 1 interupt
4    }
5}

Di dalam blok loop kita mengecek event capture/compare pada channel 1. Jika ada event capture/compare pada channel 1 maka CPU akan mengeksekusi kode dibawah. Berbeda dengan artikel sebelumnya, dimana kita membaca langsung register TIM2_SR bit CC1IF, pada tutorial ini kita memanfaatkan method get_interrupt yang disediakan oleh crate stm32f1xx_hal. Keduanya memiliki fungsi yang sama.

 1let captured_tick = timer_register.ccr1().read().ccr().bits() as u16;
 2
 3let pin_is_high = channel_1.is_high();
 4
 5if pin_is_high && !is_pressed {
 6    start_press_tick = captured_tick;
 7    NUMB_OVERFLOW.store(0, Ordering::SeqCst);
 8    timer_register.ccer().modify(|_, w| w.cc1p().set_bit());
 9
10    is_pressed = true;
11    defmt::println!("--- Button Pressed ---");
12    defmt::println!("start: {}", start_press_tick);
13} else if !pin_is_high && is_pressed {
14    // ELSE
15}
16
17counter.clear_interrupt(Event::C1);

Jika terjadi event capture/compare maka ambil nilai pada register Capture/Compare Timer 2. Selanjutnya lihat status dari pin PA0. Jika pin PA0 bernilai HIGH dan nilai variabel is_pressed false (terjadi Rising edge), maka update nilai variable start_press_tick dengan nilai tick yang sudah diambil, kemudian reset nilai variabel global NUMB_OVERFLOW ke 0, selanjutnya konfigurasi channel 1 untuk mengecek Falling edge, dan mengubah nilai variabe is_pressed ke true. Jangan lupa untuk membersihkan capture/compare interrupt flag channel 1 meskipun biasanya secara otomatis dibersihkan.

 1timer_register.ccer().modify(|_, w| w.cc1p().clear_bit());
 2
 3let total_overflow = NUMB_OVERFLOW.load(Ordering::SeqCst);
 4
 5let total_tick =
 6    (total_overflow * 65536) + captured_tick as u32 - start_press_tick as u32;
 7
 8defmt::println!(
 9    "end: {} | total_overflow: {}",
10    captured_tick,
11    total_overflow
12);
13defmt::println!("press long: {} ms", total_tick as f32 / 10f32);
14defmt::println!("----------------------");
15is_pressed = false;

Jika pin PA0 bernilai LOW dan nilai variabel is_pressed true (terjadi Falling edge), maka kita akan menghitung total tick selama push buttong ditekan. Selanjutnya menggunakan total tick untuk menghitung durasi push button ditekan, dan mengubah nilai is_pressed ke false. Disini juga kita mengubah kembali mode input capture channel 1 menjadi rising edge.

 1
 2#[interrupt]
 3fn TIM2() {
 4    let timer_register = unsafe { &*pac::TIM2::ptr() };
 5
 6    // check update interrupt flag
 7    if timer_register.sr().read().uif().bit_is_set() {
 8        // Increment overflow count
 9        NUMB_OVERFLOW.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
10        // Clear update interrupt flag
11        timer_register.sr().modify(|_, w| w.uif().clear_bit());
12    }
13}

Membuat fungsi interrupt (ISR) untuk Timer 2. Di dalam fungsi tersebut kita mengecek update interrupt flag. Jika interrupt disebabkan oleh event update maka nilai global variabel NUMB_OVERFLOW akan kita tambah 1, dan selanjutnya membersihkan bit update interrupt flag.