2019年01月04日 | 通用定时器——输入捕获实验

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。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA 等。

在输入捕获中我们用到的是红框中的部分

以通道1为例，基本工作过程为通过检测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)存放到对应的捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获.

PA0引脚有一个Weak_UP按键,设置为上拉模式按下为高电平,抬起为低电平,在此我用到 TIM5_CH1 (PA0)来捕获高电平脉宽并从串口打印捕获结果，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 TIM5_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 TIM5_CNT 值。这样，前后两次 TIM5_CNT 之差，就是高电平的脉宽，同时 TIM5 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。

在配置输入捕获时可分成四步

步骤1：设置输入捕获滤波器（通道1为例）

输入捕获 1 预分频器 IC1PSC[1:0]，这个比较好理解。我们是 1 次边沿就触发 1 次捕获，所以选择 00 就是了。 

输入捕获 1 滤波器 IC1F[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。fDTS 则是根据 TIMx_CR1 的 CKD[1:0]的设置来确定的，如果 CKD[1:0]设置为 00，那么 fDTS = fCK_INT。 N 值就是滤波长度，举个简单的例子：假设 IC1F[3:0]=0011（即3），并设置 IC1 映射到通道 1 上，且为上升沿触发，那么在捕获到上升沿的时候，再以 的频率，连续采样到 8（即2^3） 次通道 1 的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断（如果开启了的话）。这样可以滤除那些高电平脉宽低于 8 个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。这里，我们不做滤波处理，所以设 IC1F[3:0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获

步骤2：设置输入捕获极性和输入捕获映射通道（通道1为例）（通道1为例）

捕获/比较使能寄存器：TIMx_CCER，在此我们要用到这个寄存器的最低 2 位， CC1E 和 CC1P 位。 

所以，要使能输入捕获，必须设置 CC1E=0，而 CC1P 则根据自己的需要来配置CC1S[1:0]，这两个位用于 CCR1 的通道配置。

步骤3：设置输入捕获分频器（通道1为例）

通过设置TIMx_CCMR1-ICPS[1:0]位,设置捕获分频系数,达到分频目的 

我们是 1 次边沿就触发 1 次捕获，所以选择 00 就是了。

步骤4：捕获到有效信号可以开启中断

实现过程

1）开启 TIM5 时钟和 GPIOA 时钟， 配置 PA0 为下拉输入。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能 TIM5 时钟 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟

2） 初始化 TIM5,设置 TIM5 的 ARR 和 PSC

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // TDTS = Tck_tim 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数模式 

TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 Tim5

3）设置 TIM5 的输入比较参数，开启输入捕获

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；

参数设置结构体 TIM_ICInitTypeDef 的定义： 

typedef struct 

{ 

uint16_t TIM_Channel;//设置通道 

uint16_t TIM_ICPolarity;//设 置 输 入 信 号 的 有 效 捕 获 极 性(如上升沿捕获) 

uint16_t TIM_ICSelection;//设置映射关系 

uint16_t TIM_ICPrescaler;//设 置 输 入 捕 获 分 频 系 数 

uint16_t TIM_ICFilter;//设置滤波器长度，这里不使用滤波器， 所以设置为 0 

} TIM_ICInitTypeDef;

同时库函数还提供了单独设置通道 1 捕获极性的函数为： 

TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling)，

4）使能捕获和更新中断（设置 TIM5 的 DIER 寄存器）

TIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断和捕获中断

5）设置中断分组，编写中断服务函数

NVIC_Init();//设置中断分组 

if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){}//判断是否为更新中断 

if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET){}//判断是否发生捕获事件 

TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断和捕获标志位

6）使能定时器（设置 TIM5 的 CR1 寄存器）

TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器 5

通过以上 6 步设置，定时器 5 的通道 1 就可以开始输入捕获了。

代码如下：

timer.h

#ifndef __TIMER_H__

#define __TIMER_H__

#include "sys.h"

void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);

timer.c

u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA = 0;    //输入捕获状态                            

u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;    //输入捕获值

void TIM5_IRQHandler(void)

{

    if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功完成上下沿捕获

    {

        if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update) != RESET)//还未成功捕获下降沿，定时器溢出，更新事件进入的中断函数

        {

            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（2的6次方减1）

                {

                    TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次

                    TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;//设为最大捕获时间

                }

                else

                {

                    TIM5CH1_CAPTURE_STA++;//每溢出一次，次数加1

                }

            }

        }

        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)

        {

            if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//捕获到下降沿

            {

                TIM5CH1_CAPTURE_STA |= 0X80;//标记捕获完成

                TIM5CH1_CAPTURE_VAL = TIM_GetCapture1(TIM5);//用TIM5CH1_CAPTURE_VAL记录捕获到的时间数据

                TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);//设置为上升沿捕获 

            }

            else//未开始，第一次捕获上升沿，做准备工作

            {

                TIM5CH1_CAPTURE_STA = 0;

                TIM5CH1_CAPTURE_VAL = 0;

                TIM_SetCounter(TIM5,0);//清零计时器

                TIM5CH1_CAPTURE_STA |=0X40;//标记捕获到了上升沿

                TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);//设置为下降沿捕获

            }

        }   

    }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_Update | TIM_IT_CC1); //清除中断标志位

}

main

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();

    TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);

while(1)

    {

        delay_ms(10);

        TIM_SetCompare2(TIM3,TIM_GetCapture2(TIM3)+1);

        if(TIM_GetCapture2(TIM3) >= 300)

        {

            TIM_SetCompare2(TIM3,0);

        }

        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)

        {

            temp = TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;//得到溢出次数

            temp *= 65536;//溢出次数*每溢出一次用的时间

            temp += TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间

            printf("高电平持续时间%d\r\n",temp);

            TIM5CH1_CAPTURE_STA = 0;//开启下一次捕获

        }

    }

}