十九STM32——输入捕获

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学习目标

成果展示

内容

获取

配置

代码

总结 

学习目标

        本节内容我们要介绍的是输入捕获，其实也和定时器那部分知识是有关系的，所谓输入捕获，通俗一点来讲，其实就是通过检测上升沿和下降沿来计算你的输入持续时间。具体怎么去检测和捕获呢？我们来慢慢介绍。

成果展示

内容

        关于输入捕获呢，我们主要分成4个部分来介绍，先拆分来理解，再综合在一起理解。

        首先是第一部分：设置输入捕获滤波器，这一步是怎么实现的呢？ 我们通俗一点来理解整个滤波的过程：其实就是通过设置CCMR1寄存器来选择滤波效果，而起到滤波作用的就是通过检测高电平来滤波。举个具体的例子：当ICF设置为0011时，需要连续检测到8次高电平才算有效，这样就有效的起到了滤波的作用。详细介绍会贴在下面，需要的同学自行观看。

        输入捕获1滤波器 ICIF[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。其中，fck_INT是定时器的输入频率（TIMxCLK)，一般为 84Mhz，而fDTS则是根据 TIMx_CRI 的 CKD[1:0]的设置来确定的，如果 CKD[1:0]设置为 00，那么fDTS=fcx_INT。N 值就是滤波长度，举个简单的例子；假设 IC1F[3:0]=0011，并设置IC1映射到通道1上，且常上升沿触发。那么在捕获到上升沿的时候，再以fck_INT的频率，连续采样到8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。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。

        然后就是设置输入捕获极性，这个部分通俗一点来讲，就是用来捕获电平的，经过了前面的滤波操作，现在就是开始记录电平值了，然后设置高电平有效还是低电平有效。 

        然后是设置输入捕获映射通道，这个就是选择设置信号的通道，或者说来源。

        最后就是设置输入捕获分频器，这个怎么去理解呢？就是选择几分频，比如选择2分频，就是两次上升沿才触发一次捕获 。 

        我们最后来总结一下，整个过程就是通过检测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)存放到对应的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。

获取

关于如何获取所需时间，有同学可能第一时间想到的就是在上升沿计数器设为0，然后下降沿读出计数器，就能得到相应时间了，但是这样其实有个小问题，就是有可能有溢出。我们如何解决这个问题呢？答案就是记录中断溢出的次数，然后在后面加上这些时间就好了。

配置

1. 开启 TIM5 时钟，配置 PA0 为复用功能（AF2），并开启下拉电阻。
2. 初始化 TIM5,设置 TIM5 的 ARR 和 PSC。
3. 设置 TIM5 的输入捕获参数，开启输入捕获。
4. 使能捕获和更新中断（设置 TIM5 的 DIER 寄存器）。
5. 设置中断优先级，编写中断服务函数。
6. 使能定时器（设置 TIM5 的 CR1 寄存器）。

接下来我们就来结合代码来解释一下。

代码

1.  
   #include "timer.h"
2.  
    
3.  
   //TIM14 PWM部分初始化
4.  
   //PWM输出初始化
5.  
   //arr：自动重装值
6.  
   //psc：时钟预分频数
7.  
   void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
8.  
   {
9.  
   //此部分需手动修改IO口设置
10.  
     
11.  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
12.  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
13.  
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
14.  
     
15.  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE); //TIM14时钟使能
16.  
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); //使能PORTF时钟
17.  
     
18.  
    GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用位定时器14
19.  
     
20.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //GPIOA9
21.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
22.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
23.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
24.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
25.  
    GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure); //初始化PF9
26.  
     
27.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; //定时器分频
28.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
29.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; //自动重装载值
30.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
31.  
     
32.  
    TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);
33.  
     
34.  
    //初始化TIM14 Channel1 PWM模式
35.  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
36.  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
37.  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性高
38.  
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;
39.  
    TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
40.  
     
41.  
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
42.  
     
43.  
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);
44.  
     
45.  
    TIM_Cmd(TIM14, ENABLE); //使能TIM14
46.  
     
47.  
    }
48.  
     
49.  
     
50.  
     
51.  
    //定时器5通道1输入捕获配置
52.  
    //arr：自动重装值(TIM2,TIM5是32位的!!)
53.  
    //psc：时钟预分频数
54.  
    void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
55.  
    {
56.  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
57.  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
58.  
    TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStruct;
59.  
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
60.  
     
61.  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);//TIM5时钟使能
62.  
     
63.  
     
64.  
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5);//使能PORTA时钟
65.  
     
66.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIOA0
67.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
68.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
69.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
70.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉
71.  
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA0
72.  
     
73.  
     
74.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; //定时器分频
75.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
76.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; //自动重装载值
77.  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
78.  
     
79.  
    TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure);
80.  
     
81.  
    TIM5_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//选择输入端 IC1映射到TI1上
82.  
    TIM5_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x00;//上升沿捕获
83.  
    TIM5_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//映射到TI1上
84.  
    TIM5_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//配置输入分频,不分频
85.  
    TIM5_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;// 配置输入滤波器 不滤波
86.  
     
87.  
    TIM_ICInit(TIM5 ,&TIM5_ICInitStruct);
88.  
     
89.  
    TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
90.  
     
91.  
     
92.  
    TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5
93.  
     
94.  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
95.  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级3
96.  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2; //子优先级3
97.  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
98.  
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器、
99.  
     
100.  
      
101.  
     }
102.  
     //捕获状态
103.  
     //[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
104.  
     //[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
105.  
     //[5:0]:捕获低电平后溢出的次数(对于32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
106.  
     u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
107.  
     u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)
108.  
     //定时器5中断服务程序
109.  
     void TIM5_IRQHandler(void)
110.  
     {
111.  
      
112.  
     if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
113.  
     {
114.  
     //溢出
115.  
     if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
116.  
     {
117.  
     if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
118.  
     {
119.  
     if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
120.  
     {
121.  
     TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获了一次
122.  
     TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF;
123.  
     }else TIM5CH1_CAPTURE_STA ;
124.  
     }
125.  
     }
126.  
     //未溢出
127.  
     if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
128.  
     {
129.  
     if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
130.  
     {
131.  
     TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
132.  
     TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//获取当前的捕获值.
133.  
     TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_OCPolarity_High); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
134.  
     }else //还未开始,第一次捕获上升沿
135.  
     {
136.  
     TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
137.  
     TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
138.  
     TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
139.  
     TIM_Cmd(TIM5,DISABLE ); //关闭定时器5
140.  
     TIM_SetCounter(TIM5,0);
141.  
     TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_OCPolarity_Low); //CC1P=1 设置为下降沿捕获
142.  
     TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5
143.  
     }
144.  
     }
145.  
     }
146.  
     TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
147.  
     }

1.  
   #include "sys.h"
2.  
   #include "delay.h"
3.  
   #include "usart.h"
4.  
   #include "timer.h"
5.  
    
6.  
    
7.  
    
8.  
   extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
9.  
   extern u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
10.  
     
11.  
     
12.  
    int main(void)
13.  
    {
14.  
    long long temp=0;
15.  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
16.  
    delay_init(168); //初始化延时函数
17.  
    uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200
18.  
     
19.  
    TIM5_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,84-1); //以1Mhz的频率计数
20.  
    while(1)
21.  
    {
22.  
    delay_ms(10);
23.  
    if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80) //成功捕获到了一次高电平
24.  
    {
25.  
    temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F; // 一共溢出几次
26.  
    temp*=0XFFFFFFFF; //溢出时间总和
27.  
    temp =TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
28.  
    printf("HIGH:%lld us\r\n",temp); //打印总的高点平时间
29.  
    TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
30.  
    }
31.  
    }
32.  
    }

总结 

        本节介绍的是输入捕获实验，其实也是定时器的一个运用，还是觉得繁琐一点，但确实精确了许多。好了，我们就介绍到这，希望对大家有所帮助，如果有错误也希望能及时指出，谢谢大家。 

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