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STM32第八章-TIM输入捕获
一、输入捕获简介
输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。STM32的定时器，除了TIM6和TIM7，其他定时器都有输入捕获功能。STM32 的输入捕获，简单的说就是通过检测 TIMx_CHx 上的边沿信号，在边沿信号发生跳变(比如上升沿/下降沿)的时候，将当前定时器的值(TIMx_CNT)存放到对应的通道的捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。1.测量频率
当捕获通道 TIx(如TIM2_CH1)上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获(可以用一个标志变量来记录)，并把捕获寄存器中的值读取到 value1中。当出现第二次上升沿时，发生第二次捕获，计数器CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器CCR中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到value3中，并清除捕获记录标志。利用value3和value1的差值我们就可以算出信号的周期(频率)。2.测量脉宽
当捕获通道 TIx(如TIM2_CH1)上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器CNT的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器中的值读取到value1中。然后把捕获边沿改变为下降沿捕获，目的是捕获后面的下降沿。当下降沿到来的时候，发生第二次捕获，计数器 CNT的值会再次被锁存到捕获寄存器CCR中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value3中，并清除捕获记录标志。然后把捕获边沿设置为上升沿捕获。在测量脉宽过程中需要来回的切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发生溢出，溢出的时候会产生更新中断，我们可以在中断里面对溢出进行记录处理。
本章我们用到 TIM2_CH1 来捕获高电平脉宽，也就是要先设置输入捕获为上升沿检测，记录发生上升沿的时候 TIM2_CNT 的值。然后配置捕获信号为下降沿捕获，当下降沿到来时，发生捕获，并记录此时的 TIM2_CNT 值。这样前后两次 TIM2_CNT 之差，就是高电平的脉宽，同时 TIM2 的计数频率我们是知道的，从而可以计算出高电平脉宽的准确时间。需要用到的寄存器有：TIM2_ARR TIM2_PSC TIM2_CCMR1 TIM2_CCER TIM2_DIER TIM2_CR1 TIM2_CCR1。
首先 TIMx_ARR 和 TIMx_PSC，这两个寄存器用来设自动重装载值和 TIMx 的时钟分频，用法我在前面的第六、第七章已经讲过了，这里就不做赘述了。
二、寄存器讲解
1.捕获模式寄存器
该寄存器一般有2个:TIMx _CCMR1和TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1 控制CH1(通道1)和CH2(通道2)，而TIMx_CCMR2 控制CH3(通道3)和 CH4(通道4)。1、CC1S[1:0]，这两个位用于 配置CCR1 的通道方向，这里我们设置 IC1S[1:0]=01，也就是配置为输入。
2、IC1PSC[1:0]，设置输入捕获1预分频器。我们是1次边沿就触发1次捕获，所以选择00就是了。
3、IC1F[3:0]，这个位用于 配置输入采样频率和数字滤波器长度，这里我们不做滤波处理，所以设置 IC1F[3:0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获。
2.捕获使能寄存器
捕获使能寄存器，顾名思义就是使能输入捕获的寄存器了。这个寄存器在输入捕获这里只用到了CC1P和CCE1这两个位。要使能输入捕获，必须设置 CC1E=1，而 CC1P 则根据自己的需要来配置。3.中断使能寄存器
我们需要用到中断来处理捕获数据，所以必须开启通道 1 的捕获比较中断，即 CC1IE 设置为 1，其他的位不用管。4.控制寄存器1
控制寄存器TIMx_CR1，我们只用到了它的最低位，也就是用来使能定时器的。5.捕获寄存器1
捕获/比较寄存器 1:TIMx_CCR1，该寄存器用来存储捕获发生时TIMx_CNT的值，我们从TIMx_CCR1就可以读出通道1捕获发生时刻的 TIMx_CNT 值，通过两次捕获(一次上升沿捕获，一次下降沿捕获)的差值，就可以计算出高电平脉冲的宽度。三、具体代码讲解
我们文本的例子是定时器2的通道1，对应PA0管脚。1.开启TIM2时钟，配置 PA0
要使用 TIM2，我们必须先开启 TIM2的时钟，这点相信大家看了这么多代码，应该明白了。RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定时器2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PA端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0 清除之前设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉
2.设置 TIM2的ARR和PSC
在开启了 TIM2的时钟之后，我们要设置 ARR 和 PSC 两个寄存器的值来控制输入捕获的周期。这在库函数是通过 TIM_TimeBaseInit 函数实现的，在上一节定时器中断章节已经有讲解过，这里就不详细讲解，调用的格式为：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(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
3.设置TIM2的输入比较参数
输入比较参数的设置包括映射关系，滤波,分频以及捕获方式等。这里我们需要设置通道 1为输入模式，且 IC1 映射到 TI1(通道 1)上面，并且不使用滤波（提高响应速度）器，上升沿捕获。库函数是通过 IM_ICInit 函数来初始化输入比较参数的：typedef struct
{
uint16_t TIM_Channel;//我们设置为通道 1，为 TIM_Channel_1。
uint16_t TIM_ICPolarity;//设置输入信号的有效捕获极性,这里我们设置为TIM_ICPolarity_Rising,上升沿捕获。
uint16_t TIM_ICSelection;//是用来设置映射关系，我们配置 IC1 直接映射在TI1 上，选择TIM_ICSelection_DirectTI。
uint16_t TIM_ICPrescaler;//用来设置输入捕 获分频系数 ，我们这里不分频 ， 所以选中TIM_ICPSC_DIV1,还有 2,4,8 可选。
uint16_t TIM_ICFilter;//设置滤波器长度，这里我们不使用滤波器，所以设置为 0。
} TIM_ICInitTypeDef;
TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到 TI1 上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
4.使能输入捕获和更新中断
为啥要使能捕获和更新中断？因为防止定时器溢出啊！！
为啥会溢出啊？
因为我们要捕获的是高电平信号的脉宽，所以第一次捕获是上升沿，第二次捕获时下降沿，必须在捕获上升沿之后设置捕获边沿为下降沿，同时如果脉宽比较长，那么定时器就会溢出，对溢出必须做处理，否则结果就不准了。这两件事，我们都在中断里面做，所以必须开启捕获中断和更新中断。
这样就知道了吧！我们使用定时器的开中断函数 TIM_ITConfig 即可使能捕获和更新中断：
5.使能定时器
最后，必须打开定时器的计数器开关， 启动 TIM2 的计数器，开始输入捕获。6.设置中断分组、中断服务函数
既然开启了中断就要编写中断服务函数啦！既然有中断就要有中断优先级分组啦！设置中断分组的方法前面多次提到这里我们不做讲解，主要是通过函数 NVIC_Init()来完成。分组完成后，我们还需要在中断函数里面完成数据处理和捕获设置等关键操作，从而实现高电平脉宽统计。在中断服务函数里面，跟以前的外部中断和定时器中断实验中一样，我们在中断开始的时候要进行中断类型判断，在中断结束的时候要清除中断标志位。分别为 TIM_GetITStatus()函数和 TIM_ClearITPendingBit()函数。{
if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)!=0)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
}
}
四、汇总代码
1.TIM2 通道 1 的输入捕获设置
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//使能定时器和GPIO的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能TIM2时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟
//初始化IO口，模式为输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0 清除之前设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉
//初始化定时器2 TIM2
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(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
//初始化TIM2输入捕获参数
TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 选择输入端 IC1映射到TI1上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
//中断分组初始化
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM2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(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器2
}
2.TIM2 的中断服务函数
u16 Capture_Value;//输入捕获值
//定时器2中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if((Capture_State&0X80)==0)//还未成功捕获 1000 0000
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(Capture_State&0X40)//已经捕获到高电平了0100 0000
{
if((Capture_State&0X3F)==0X3F)//高电平太长了 0011 1111
{
Capture_State|=0X80;//标记成功捕获了一次 1000 0000
Capture_Value=0XFFFF; //1111 1111
}
else
Capture_State++;
}
}
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
{
if(Capture_State&0X40)//捕获到一个下降沿 0100 0000
{
Capture_State|=0X80;//标记成功捕获到一次上升沿1000 0000
Capture_Value=TIM_GetCapture1(TIM2);
TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
Capture_State=0;//清空
Capture_Value=0;
TIM_SetCounter(TIM2,0);
Capture_State|=0X40;//标记捕获到了上升沿0100 0000
TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling); //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}
其中 Capture_State，是用来记录捕获状态，该变量类似一个寄存器(其实就是个变量，只是我们把它当成一个寄存器那样来使用)。
另外一个变量 Capture_Value，则用来记录捕获到下降沿的时候，TIM2_CNT的值。现在我们来介绍一下，捕获高电平脉宽的思路：首先，设置 TIM2_CH1 捕获上升沿(这在TIM2的初始化函数执行的时候就设置好了)，然后等待上升沿中捕获断到来，当捕获到上升沿中断，此时如果 Capture_State的第 6 位为 0，则表示还没有捕获到新的上升沿，就先把 Capture_State、Capture_Value和TIM2->CNT等清零，然后再设置 Capture_State的第 6 位为 1，标记捕获到高电平，最后设置为下降沿捕获，等待下降沿到来。如果等待下降沿到来期间，定时器发生了溢出，就在Capture_State里面对溢出次数进行计数，当最大溢出次数来到的时候，就强制标记 捕获完成 (虽然此时还没有捕获到下降沿 )。当下降沿到来的时候,先设置Capture_State的第 7 位为 1，标记成功捕获一次高电平，然后读取此时的定时器的捕获值到Capture_Value里面，最后设置为上升沿捕获，回到初始状态。
这样，我们就完成一次高电平捕获了，只要 Capture_State的第 7 位一直为 1，那么就不会进行第二次捕获，我们在main函数处理完捕获数据后，将Capture_State置零，就可以开启第二次捕获。
3.主函数
extern u16 Capture_Value;//输入捕获值
int main(void)
{
u32 temp=0;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
delay_init(); //延时函数初始化
TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以1Mhz的频率计数
while(1)
{
delay_ms(10);
if(Capture_State&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
temp=Capture_State&0X3F;
temp*=65536;//溢出时间总和
temp+=Capture_Value;//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
Capture_State=0;//开启下一次捕获
}
}
}
至此，我们的软件设计就完成了。
一、STM32第一章-寄存器你懂吗二、STM32第二章-启动过程详解三、STM32第三章-系统时钟配置四、STM32第四章-外部中断管理五、STM32第五章-串口通讯详解六、STM32第六章-TIM定时器详解七、STM32第七章-脉冲宽度调制如果觉得文章对你有帮助，欢迎转发、分享给你的朋友，感谢您的支持！如需转载请联系我！