stm32定時(shí)器輸入捕獲

　　系統(tǒng)滴答定時(shí)器一般用來(lái)提供“心跳”作用，而STM32定時(shí)器最基本功能也是定時(shí)，可以設(shè)置不同時(shí)間長(zhǎng)度的定時(shí)。定時(shí)器除了最基本的定時(shí)功能外，定時(shí)器與GPIO有掛鉤使得它可以發(fā)揮強(qiáng)大的作用，比如可以輸出不同頻率、不同占空比的方波信號(hào)、PWM信號(hào)，同時(shí)做為輸入捕獲功能時(shí)，可以測(cè)量脈沖寬度、實(shí)現(xiàn)電容按鍵檢測(cè)等等。

　　一、輸入捕獲概念

　　輸入捕獲模式可以用來(lái)測(cè)量脈沖寬度或者測(cè)量頻率。STM32 的定時(shí)器，除了 TIM6 和 TIM7，其他定時(shí)器都有輸入捕獲功能。 STM32的輸入捕獲，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是通過(guò)檢測(cè) TIMx_CHx （定時(shí)器X的通道X）上的 邊沿信號(hào)，在邊沿信號(hào)發(fā)生跳變（比如上升沿/下降沿）的時(shí)候，將當(dāng)前定時(shí)器的值（TIMx_CNT） 存放到對(duì)應(yīng)的通道的捕獲/比較寄存器（TIMx_CCRx）里面，完成一次捕獲。同時(shí)還可以配置捕獲時(shí)是否觸發(fā)中斷/DMA 等。

　　本文使用 TIM2_CH1 來(lái)捕獲高電平脈寬，也就是要先設(shè)置輸入捕獲為上升沿檢測(cè)，記錄發(fā)生上升沿的時(shí)候 TIM2_CNT 的值。然后配置捕獲信號(hào)為下降沿捕獲，當(dāng)下降沿到來(lái)時(shí)，發(fā)生捕獲，并記錄此時(shí)的 TIM2_CNT 值。這樣，前后兩次 TIM2_CNT 之差，就是高電平的脈寬，同時(shí) TIM2 的計(jì)數(shù)頻率我們是知道的，從而可以計(jì)算出高電平脈寬的準(zhǔn)確時(shí)間。

　　至于為什么TIM2_CH1來(lái)測(cè)量WK_UP的脈寬。。看圖：

　　顯然，TIM_CH1是連在PA0上的。

　　二、輸入捕獲流程：

　　例如，要配置向上計(jì)數(shù)器在T12輸入端的上升沿計(jì)數(shù)，使用下列步驟：

　　1、配置TIMx_CCMR1寄存器CC2S=’01’，配置通道2檢測(cè)TI2輸入的上升沿

　　2、配置TIMx_CCMR1寄存器的IC2F［3:0］，選擇輸入濾波器帶寬（如果不需要濾波器，保持 IC2F=0000即無(wú)濾波器，以fDTS 采樣）

　　3、配置TIMx_CCER寄存器的CC2P=’0’，選定上升沿極性

　　4、 配置TIMx_SMCR寄存器的SMS=’111’，選擇定時(shí)器外部時(shí)鐘模式1

　　5、 配置TIMx_SMCR寄存器中的TS=’110’，選定TI2作為觸發(fā)輸入

　　6、 設(shè)置TIMx_CR1寄存器的CEN=’1’，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器

　　當(dāng)上升沿出現(xiàn)在TI2，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，且TIF標(biāo)志被設(shè)置。 在TI2的上升沿和計(jì)數(shù)器實(shí)際時(shí)鐘之間的延時(shí)，取決于在TI2輸入端的重新同步電路。

　　三、輸入捕獲程序設(shè)計(jì)步驟：

　　1）開(kāi)啟 TIM5 時(shí)鐘和 GPIOA 時(shí)鐘，配置 PA0 為下拉輸入。

　　要使用 TIM5，我們必須先開(kāi)啟 TIM5 的時(shí)鐘。這里我們還要配置 PA0 為下拉輸入，因?yàn)?我們要捕獲 TIM5_CH1 上面的高電平脈寬，而 TIM5_CH1 是連接在 PA0 上面的。所以要進(jìn)行GPIO_Init（）;

　　2）初始化 TIM5，設(shè)置 TIM5 的 ARR 和 PSC。

　　在開(kāi)啟了 TIM5 的時(shí)鐘之后，我們要設(shè)置 ARR 和 PSC 兩個(gè)寄存器的值來(lái)設(shè)置輸入捕獲的自動(dòng)重裝載值和計(jì)數(shù)頻率。這在庫(kù)函數(shù)中是通過(guò) TIM_TimeBaseInit 函數(shù)實(shí)現(xiàn)的

　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)定計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝值

　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置預(yù)分頻值

　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //TDTS = Tck_tim

　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM 向上計(jì)數(shù)模式

　　TIM_TimeBaseInit（TIM5， &TIM_TimeBaseStructure）; //根據(jù)指定的參數(shù)初始化 Tim5

　　3）設(shè)置 TIM5 的輸入比較參數(shù)，開(kāi)啟輸入捕獲

　　輸入比較參數(shù)的設(shè)置包括映射關(guān)系，濾波，分頻以及捕獲方式等。這里我們需要設(shè)置通道 1 為輸入模式，且 IC1 映射到 TI1（通道 1）上面，并且不使用濾波（提高響應(yīng)速度）器，上升沿捕 獲。庫(kù)函數(shù)是通過(guò) TIM_ICInit 函數(shù)來(lái)初始化輸入比較參數(shù)的：

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

　　同樣，我們來(lái)看看參數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)體 TIM_ICInitTypeDef 的定義：

　　typedef struct

　　{

　　uint16_t TIM_Channel;　　//用來(lái)設(shè)置通道

　　uint16_t TIM_ICPolarity;　　//用來(lái)設(shè)置輸入信號(hào)的有效捕獲極性

　　uint16_t TIM_ICSelection;　　　　//

　　uint16_t TIM_ICPrescaler;

　　uint16_t TIM_ICFilter;

　　} TIM_ICInitTypeDef;

　　參數(shù) TIM_Channel 很好理解，用來(lái)設(shè)置通道。我們?cè)O(shè)置為通道 1，為 TIM_Channel_1。

　　參數(shù) TIM_ICPolarit 是用來(lái)設(shè)置輸入信號(hào)的有效捕獲極性，這里我們?cè)O(shè)置為 TIM_ICPolarity_Rising，上升沿捕獲。

　　同時(shí)庫(kù)函數(shù)還提供了單獨(dú)設(shè)置通道 1 捕獲極性的函數(shù)為：

　　TIM_OC1PolarityConfig（TIM5，TIM_ICPolarity_Falling）;

　　這表示通道 1 為上升沿捕獲，我們后面會(huì)用到，同時(shí)對(duì)于其他三個(gè)通道也有一個(gè)類(lèi)似的函數(shù)， 使用的時(shí)候一定要分清楚使用的是哪個(gè)通道該調(diào)用哪個(gè)函數(shù)，格式為 TIM_OCxPolarityConfig（）。 參數(shù) TIM_ICSelection 是用來(lái)設(shè)置映射關(guān)系，我們配置 IC1 直接映射在 TI1 上，選擇 TIM_ICSelection_DirectTI。

　　參數(shù) TIM_ICPrescaler 用來(lái)設(shè)置輸入捕獲分頻系數(shù)，我們這里不分頻，所以選中 TIM_ICPSC_DIV1，還有 2，4，8 分頻可選。

　　參數(shù) TIM_ICFilter 設(shè)置濾波器長(zhǎng)度，這里我們不使用濾波器，所以設(shè)置為 0。 配置代碼是：

　　TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;

　　TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //選擇輸入端 IC1 映射到

　　TI1 上 TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕獲

　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到

　　TI1 上 TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置輸入分頻，不分頻

　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置輸入濾波器 不濾波

　　TIM_ICInit（TIM5， &TIM5_ICInitStructure）;

　　4）使能捕獲和更新中斷（設(shè)置 TIM5 的 DIER 寄存器）

　　因?yàn)槲覀円东@的是高電平信號(hào)的脈寬，所以，第一次捕獲是上升沿，第二次捕獲時(shí)下降沿，必須在捕獲上升沿之后，設(shè)置捕獲邊沿為下降沿，同時(shí)，如果脈寬比較長(zhǎng)，那么定時(shí)器就

　　會(huì)溢出，對(duì)溢出必須做處理，否則結(jié)果就不準(zhǔn)了。這兩件事，我們都在中斷里面做，所以必須

　　開(kāi)啟捕獲中斷和更新中斷。

　　這里我們使用定時(shí)器的開(kāi)中斷函數(shù) TIM_ITConfig 即可使能捕獲和更新中斷： 允許更新中斷和捕獲中斷

　　TIM_ITConfig（TIM5，TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1，ENABLE）;

　　5）設(shè)置中斷分組，編寫(xiě)中斷服務(wù)函數(shù)

　　設(shè)置中斷分組的方法我們不做講解，主要是通過(guò)函數(shù) NVIC_Init（）來(lái)完成。分組完成后，我們還需要在中斷函數(shù)里面完成數(shù)據(jù)處理和捕獲設(shè)置等關(guān)鍵操作，從而實(shí)現(xiàn)高電平脈寬統(tǒng)計(jì)。在中斷服務(wù)函數(shù)里面，跟以前的外部中斷和定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)中一樣，我們?cè)?中斷開(kāi)始的時(shí)候要進(jìn)行中斷類(lèi)型判斷，在中斷結(jié)束的時(shí)候要清除中斷標(biāo)志位。使用到的函數(shù)在 上面的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)講解過(guò)，分別為 TIM_GetITStatus（）函數(shù)和 TIM_ClearITPendingBit（）函數(shù)。

　　6）使能定時(shí)器（設(shè)置 TIM5 的 CR1 寄存器）

　　最后，必須打開(kāi)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)， 啟動(dòng) TIM5 的計(jì)數(shù)器，開(kāi)始輸入捕獲。 使能定時(shí)器 6 步設(shè)置，定時(shí)器 5 的通道 1 就可以開(kāi)始輸入捕獲了。

　　TIM_Cmd（TIM5，ENABLE）;

　　本實(shí)驗(yàn)用到的硬件資源有：

　　1） 指示燈 DS0

　　2） WK_UP 按鍵

　　3） 串口

　　4） 定時(shí)器 TIM3

　　5） 定時(shí)器 TIM5

　　我們將捕獲 TIM5_CH1（PA0）上的高電平脈寬，通過(guò) WK_UP 按鍵輸入高電平，并從串口打印高電平脈寬。同時(shí)我們保留上節(jié)的 PWM 輸 出，通過(guò)用杜邦線連接 PB5 和 PA0，來(lái)測(cè)量 PWM 輸出的高電平脈寬。

timer.h 文件：

timer.c 文件：

main.c文件：

　　TIM5_IRQHandler 是 TIM5 的中斷服務(wù)函數(shù)，該函數(shù)用到了兩個(gè)全局變量，用于輔助實(shí)現(xiàn) 高電平捕獲。其中 TIM5CH1_CAPTURE_STA，是用來(lái)記錄捕獲狀態(tài)，該變量類(lèi)似我們?cè)?usart.c 里面自行定義的 USART_RX_STA 寄存器（其實(shí)就是個(gè)變量，只是我們把它當(dāng)成一個(gè)寄存器那樣 來(lái)使用）。另外一個(gè)變量 TIM5CH1_CAPTURE_VAL，則用來(lái)記錄捕獲到下降沿的時(shí)候，TIM5_CNT的值。

　　現(xiàn)在我們來(lái)介紹一下，捕獲高電平脈寬的思路：首先，設(shè)置 TIM5_CH1 捕獲上升沿，這在TIM5_Cap_Init 函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候就設(shè)置好了，然后等待上升沿中斷到來(lái)，當(dāng)捕獲到上升沿中斷， 此時(shí)如果 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位為 0，則表示還沒(méi)有捕獲到新的上升沿，就先把 TIM5CH1_CAPTURE_STA、TIM5CH1_CAPTURE_VAL 和 TIM5-》CNT 等清零，然后再設(shè)置TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位為 1，標(biāo)記捕獲到高電平，最后設(shè)置為下降沿捕獲，等待 下降沿到來(lái)。如果等待下降沿到來(lái)期間，定時(shí)器發(fā)生了溢出，就在 TIM5CH1_CAPTURE_STA 里面對(duì)溢出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)最大溢出次數(shù)來(lái)到的時(shí)候，就強(qiáng)制標(biāo)記捕獲完成（雖然此時(shí)還沒(méi) 有捕獲到下降沿）。當(dāng)下降沿到來(lái)的時(shí)候，先設(shè)置 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位為 1，標(biāo) 記成功捕獲一次高電平，然后讀取此時(shí)的定時(shí)器值到 TIM5CH1_CAPTURE_VAL 里面，最后設(shè)置為上升沿捕獲，回到初始狀態(tài)。這樣，我們就完成一次高電平捕獲了，只要 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位一直為 1，那么就不會(huì)進(jìn)行第二次捕獲，我們?cè)?main 函數(shù)處理完捕獲數(shù)據(jù)后，將 TIM5CH1_CAPTURE_STA 置零，就可以開(kāi)啟第二次捕獲。

　　將程序下載，連接窗口，波特率設(shè)置為9600，當(dāng)給PA0脈沖信號(hào)時(shí)，即可通過(guò)串口顯示其脈沖寬度，同時(shí)也可以將PB5連接至PA0，即可以測(cè)試輸出的PWM的寬度。