今天我们看看输入捕获实验。
我们先来看看原理图，它是这样的一个函数图
如图 所示，就是输入捕获测量高电平脉宽的原理，假定定时器工作在向上计数模式，
图中 t1~t2 时间，就是我们需要测量的高电平时间。测量方法如下：首先设置定时器通道 x 为
上升沿捕获，这样， t1 时刻，就会捕获到当前的 CNT 值，然后立即清零 CNT ，并设置通道 x
为下降沿捕获，这样到 t2 时刻，又会发生捕获事件，得到此时的 CNT 值，记为 CCRx2 。这样，
根据定时器的计数频率，我们就可以算出 t1~t2 的时间，从而得到高电平脉宽。
在 t1~t2 之间，可能产生 N 次定时器溢出，这就要求我们对定时器溢出，做处理，防止高
电平太长，导致数据不准确。如图 14.1.1 所示， t1~t2 之间， CNT 计数的次数等于： N*ARR+CCRx2 ，
有了这个计数次数，再乘以 CNT 的计数周期，即可得到 t2-t1 的时间长度，即高电平持续时间。
输入捕获的原理，我们就介绍到这。
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。
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。
接下来，我们介绍我们本章需要用到的一些寄存器配置，需要用到的寄存器有： TIMx_ARR 、
TIMx_PSC 、 TIMx_CCMR1 、 TIMx_CCER 、 TIMx_DIER 、 TIMx_CR1 、 TIMx_CCR1 这些寄存
器在前面两章全部都有提到 ( 这里的 x=2) ，我们这里就不再全部罗列了
这是关于输入捕获的一个简介，摘自参考手册。
本章要实现通过输入捕获，来获取
TIM2_CH1(PA0) 上面的高电平脉冲宽度，并从串口打印捕获结果。下面我们介绍库函数设置输
入捕获的配置步骤：
1 ）开启 TIM2 时钟，配置 PA0 为下拉输入。
要使用 TIM2 ，我们必须先开启 TIM2 的时钟。这里我们还要配置 PA0 为下拉输入，因为
我们要捕获 TIM2_CH1 上面的高电平脉宽，而 TIM2_CH1 是连接在 PA0 上面的。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能 TIM2 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟
这两个函数的使用在前面多次提到，还有 GPIO 初始化，这里也不重复了。
2 ）初始化 TIM2 ，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 两个寄存器的值来设置输入捕获的
自动重装载值和计数频率。这在库函数中是通过 TIM_TimeBaseInit 函数实现的，在上面章节已
经讲解过，这里不重复讲解。
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(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 Tim2
3 ）设置 TIM2 的输入比较参数，开启输入捕获
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 TIM_ICInit 函数来初始化输入比较参数的：
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)
；
同样，我们来看看参数设置结构体 TIM_ICInitTypeDef 的定义：
typedef struct
{
uint16_t TIM_Channel;
uint16_t TIM_ICPolarity;
uint16_t TIM_ICSelection;
uint16_t TIM_ICPrescaler;
uint16_t TIM_ICFilter;
} TIM_ICInitTypeDef
参数 TIM_Channel 很好理解，用来设置通道。我们设置为通道 1 ，为 TIM_Channel_1 。
参 数 TIM_ICPolarit 是 用 来 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。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(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling)，
这表示通道 1 为上升沿捕获，我们后面会用到，同时对于其他三个通道也有一个类似的函数，
使用的时候一定要分清楚使用的是哪个通道该调用哪个函数，格式为 TIM_OCxPolarityConfig() 。
参数 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 。
参 数 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 分频可选。
参数 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 。
这些参数的意义，在我们讲解寄存器的时候举例说明过，这里不做详细解释。
我们的配置代码是：
TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到 TI1 上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
4 ）使能捕获和更新中断（设置 TIM2 的 DIER 寄存器）
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。
这里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：
TIM_ITConfig( TIM2,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
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。使用到的函数在上面
的实验已经讲解过，分别为 TIM_GetITStatus() 函数和 TIM_ClearITPendingBit() 函数。
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET){}//判断是否为更新中断
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET){}//判断是否发生捕获事件
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断和捕获标志位
6 ）使能定时器（设置 TIM2 的 CR1 寄存器）
最后，必须打开定时器的计数器开关， 启动 TIM5 的计数器，开始输入捕获。
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器 2
通过以上 6 步设置，定时器 2 的通道 1 就可以开始输入捕获了，同时因为还用到了串口输
出结果，所以还需要配置一下串口。
我们来看看硬件配置：
1 ） 指示灯 DS0
2 ） WK_UP 按键
3 ） 串口
4 ） 定时器 TIM3
5 ） 定时器 TIM2
前面 4 个，在之前的章节均有介绍。本节，我们将捕获 TIM2_CH1 （ PA0 ）上的高电平脉
宽，通过 WK_UP 按键输入高电平，并从串口打印高电平脉宽。同时我们保留上节的 PWM 输
出，大家也可以通过用杜邦线连接 PA8 和 PA0 ，来测量 PWM 输出的高电平脉宽。
接下来我们进行软件配置的时候，我们直接写在timer.c和timer.h中写就行
//定时器 2 通道 1 输入捕获配置
TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能 TIM2 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 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
//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
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化 TIMx 的时间基数单位
//初始化 TIM2 输入捕获参数
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 = 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); //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 CC1IE 捕获中断
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器 2
}
u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
//定时器 5 中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获 1 发生捕获事件
{
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=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
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM_SetCounter(TIM2,0);
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
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
}这是timer.c中的代码
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "timer.h"
#include "usart.h"
extern u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
extern u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
int main(void)
{
u32 temp=0;
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
delay_init(); //延时函数初始化
uart_init(9600); //串口初始化为 9600
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
TIM1_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM 频率=72000/(899+1)=80Khz
TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以 1Mhz 的频率计数
while(1)
{
delay_ms(10);
TIM_SetCompare1(TIM1,TIM_GetCapture1(TIM1)+1);
if(TIM_GetCapture1(TIM1)==300)TIM_SetCompare1(TIM1,0);
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
temp*=65536; //溢出时间总和
temp+=TIM2CH1_CAPTURE_VAL; //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
TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
}
}这是主函数中的代码
接下来我们进行下载验证就好
这次的学习就到这里
