STM32入门学习之定时器输入捕获

1.定时器的输入捕获可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。输入捕获的原理图如下：

 假设定时器是向上计数。在图中，t1~t2之间的便是我们要测量的高电平的时间(脉冲宽度)。首先，设置定时器为上升沿捕获，如此一来，在t1时刻可以捕获到当前定时器的计数值CNT。然后，清零CNT，并设置定时器为下降沿捕获，这样，在t2时刻，又会发生捕获事件，得到此时CNT的值，记为CCRx2。最后，根据定时器的计数频率，便可以计数出t1~t2的时间，从而得到高电平的脉冲宽度。

这里的上升沿捕获是指，当定时器复用的IO口，被输入高电平时，即t1时刻产生捕获。下降沿捕获同理。

此外，在t1~t2之间，可能产生N次的定时器溢出。为了使数据准确，需要对定时器的溢出做出处理，防止高电平的时间过长。本次实验中的处理方式为，当溢出的次数达到一定值时，强制认为已经捕获完成（捕获到上升沿、捕获到下降沿）。

CNT的计数次数：N*ARR+CRRx2。

用CNT的计数次数乘以计数周期，便可以得到t1~t2的时间长度，即高电平持续的时间。

2.修改寄存器介绍：TIMx_ARR、 TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1等寄存器的介绍可以在前面的博客中定时器介绍部分查看。此处只介绍TIMx_CCMR1寄存器和TIMx_CCER寄存器。

（1）捕获/比较寄存器（TIMx_CCMR1）:

 当在输入捕获模式下使用时，对于着图中的第二行。低八位[7:0]用于捕获/比较寄存器通道1的控制。高八位[15:8]用于捕获/比较寄存器通道2的控制。本次实验中使用的通道1，因此，只介绍TIMx_CCMR1的低八位。

[7:0]各位的描述如下：

 （2）捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）:

 要想使能输入捕获，必须设置CC1E为1。

3.设计思路：

（1）使能TIM2时钟，配置PA0为下拉输入。（开发版中PA0与TIM2_CH1复用，并外接了按键。）

（2）初始化TIM2，设置TIM2的ARR和PSC。

（3）设置TIM2的输入比较参数，开启输入捕获。

4.代码：通过按键的状态获取高低电平的时间，并将时间通过串口打印。同时，使用到了定时器2的中断服务函数。

（1）usart：

#ifndef __USART_H
#define __USART_H#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>#define RX_LEN 100						//Äܹ»½ÓÊܵÄ×î´ó×Ö½ÚÊýextern u8 RX_BUF[RX_LEN];
extern int len;
extern u8 RX_FLAG;void usart_init(u32 bound);#endif

#include "USART.h"int len = 0;
u8 data;
u8 RX_BUF[RX_LEN];
u8 RX_FLAG = 0;//´®¿Ú³õʼ»¯º¯Êý
void usart_init(u32 bound)
{//1.¶¨ÒåÒý½Å¡¢USART¡¢ÖжϽṹÌ壺GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstruct;USART_InitTypeDef USART_Initstruct;NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstruct;//2.ʹÄܶ˿ںÍUSARTµÄʱÖÓ£ºRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//3.ÅäÖÃÒý½Å£º//PA9£ºGPIO_Initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_Initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Initstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initstruct);//PA10:GPIO_Initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_Initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Initstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initstruct);//4.ÅäÖÃUSART1:USART_Initstruct.USART_BaudRate = bound;USART_Initstruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_Initstruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Initstruct.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_Initstruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_Initstruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&USART_Initstruct);		//½«Ïà¹ØÊý¾ÝдÈëUSARTµÄ¼Ä´æÆ÷USART_Cmd(USART1,ENABLE);								//ʹÄÜUSART¼Ä´æÆ÷USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);		//ʹÄܽÓÊÕÖжÏ//5.ÅäÖÃÖжϣºNVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;NVIC_Init(&NVIC_Initstruct);}//void USART1_IRQHandler(void)
//{
//	//uint16_t x[] = {1,2,3};
//	//ÅжÏÊÇ·ñ²úÉú´®¿ÚÊý¾Ý½ÓÊÜÖжÏ
//	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)
//	{
//		data = USART_ReceiveData(USART1);
//		RX_BUF[len++] = data;
//		RX_FLAG = 1;
//	}
//}//Öض¨Ïòfputcº¯Êý£º
//int fputc(int ch,FILE *f)
//{
//	//1.Åжϴ®¿ÚÊÇ·ñ·¢ËÍÍê³É£º
//	while((USART1->SR & 0x40) == 0);
//	
//	//2.·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú£¬½«Êý¾ÝдÈëµ½¼Ä´æÆ÷£º
//	USART1->DR = (u8) ch;
//	return ch;
//}
int fputc(int ch, FILE *f)
{      while((USART1->SR&0X40)==0);//Ñ­»··¢ËÍ,Ö±µ½·¢ËÍÍê±Ï   USART1->DR = (u8) ch;      return ch;
}

（2）delay:

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H#include "stm32f10x.h"void delay_us(uint32_t us);									//ÑÓʱ΢Ãë
void delay_ms(uint32_t ms);									//ÑÓʱºÁÃë#endif

#include "delay.h"void delay_us(uint32_t us)
{uint32_t i;//1.Ñ¡ÔñHCLKʱÖÓ£¬²¢ÉèÖõδðʱÖÓ¼ÆÊýÖµSysTick_Config(72);for(i = 0;i < us;i++){while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//µÈ´ý¼ÆÊýÍê³É}SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//Ñ¡ÔñSTCLKʱÖÓÔ´£¬²¢Ê§Äܶ¨Ê±Æ÷
}void delay_ms(uint32_t ms)
{uint32_t i;//1.Ñ¡ÔñHCLKʱÖÓÔ´£¬²¢ÉèÖõδðʱÖÓ¼ÆÊýÖµSysTick_Config(72000);for(i = 0;i < ms;i++){while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//µÈ´ý¼ÆÊýÍê³É}SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//Ñ¡ÔñSTCLKʱÖÓÔ´£¬²¢Ê§Äܶ¨Ê±Æ÷
}

(3)   time_capture:

#ifndef __TIME_CAPTURE_H
#define __TIME_CAPTURE_H#include "stm32f10x.h"extern u8 TIM2_CAPTURE_STATU;					//ÊäÈ벶»ñ״̬
extern u16 TIM2_CAPTURE_VALUE;void TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc);#endif

#include "time_capture.h"/*TIM2_CAPTURE_STATUµÄµÚ7Ϊ²¶»ñÍê³É±êÖ¾£¬
µÚ6λΪ²¶»ñµ½¸ßµçƽ±êÖ¾£¬
µÚ0-5λ벶»ñ¸ßµçƽºó¶¨Ê±Æ÷µÄÒç³ö´ËÊý*/
u8 TIM2_CAPTURE_STATU = 0;					//ÊäÈ벶»ñ״̬
u16 TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;					//ÊäÈ벶»ñÖµvoid TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc)
{//¶¨ÒåÏà¹Ø½á¹¹Ì壺GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrcture;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIME_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//1.ʹÄÜʱÖÓ£ºRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//2.ÅäÖÃÏà¹ØµÄ½á¹¹ÌåÐÅÏ¢£ºGPIO_InitStrcture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_InitStrcture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStrcture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrcture);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);		//³õʼʱ½«PA0ÖÃΪ0//3.ÅäÖö¨Ê±Æ÷2£ºTIME_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;TIME_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;TIME_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//ÉèÖÃʱÖÓ·Ö¸îTIME_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIME_TimeBaseStructure);//4.ÅäÖö¨Ê±Æ÷2µÄÊäÈ벶»ñ²ÎÊý£ºTIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;			//ÉèÖÃÊäÈëͨµÀTIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//ÉèÖÃÉÏÉýÑز¶»ñTIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//Ó³Éäµ½TI1ÉÏTIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	//ÉèÖÃÊäÈë·ÖƵTIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;			//ÉèÖÃÂ˲¨Æ÷TIM_ICInit(TIM2,&TIM2_ICInitStructure);//5.ÖжϹÜÀíÅäÖãºNVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//6.ʹÄܶ¨Ê±Æ÷µÄ¸üÐÂÖжϡ¢²¶»ñÖжϺͶ¨Ê±Æ÷£ºTIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update | TIM_IT_CC1,ENABLE);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}//ÖØд¶¨Ê±Æ÷2µÄÖжϷþÎñº¯Êý£º
void TIM2_IRQHandler(void)
{if((TIM2_CAPTURE_STATU & 0x80) ==0)				//»¹Î´²¶»ñÍê³É{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET){if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0x40)					//²¶»ñµ½¸ßµçƽ{//´Ë´¦Êǵ±Á¬Ðø²¶»ñµ½¸ßµçƽµÄ´ÎÊý>= 0x3Fʱ£¬Ç¿ÖÆÈÏΪ²¶»ñ³É¹¦if((TIM2_CAPTURE_STATU & 0x3F) == 0x3F)//¸ßµçƽ̫³¤{TIM2_CAPTURE_STATU |= 0x80;			//±ê¼Ç²¶»ñ³É¹¦TIM2_CAPTURE_VALUE = 0xFFFF;}else{TIM2_CAPTURE_STATU ++;}}}}if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_CC1) != RESET)	//·¢Éú²¶»ñʼþ{if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0x40)					//²¶»ñµ½Ò»¸öϽµÑØ{TIM2_CAPTURE_STATU |= 0X80;					//±ê¼Ç²¶»ñ³É¹¦TIM2_CAPTURE_VALUE = TIM_GetCapture1(TIM2);			//»ñÈ¡¼ÆÊýcntÖµTIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising);	//Ï´β¶×½ÉÏÉýÑØ}else{TIM2_CAPTURE_STATU = 0;TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;TIM_SetCounter(TIM2,0);						//ÉèÖüÆÊý¼Ä´æÆ÷µÄÖµTIM2_CAPTURE_STATU |= 0x40;				//±ê¼Ç²¶×½µ½ÁËÉÏÉýÑØ	TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);		//ÉèÖÃÏ´β¶×½Ï½µÑØ}}TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1 | TIM_IT_Update);		//Çå³ýÖжϱê־λ
}

(4)   main:

#include "stm32f10x.h"
#include "USART.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "time_capture.h"
#include <stdio.h>extern u8 data;int main(void)
{int i;u32 temp = 0;//ÖжÏÓÅÏȼ¶·Ö×飺NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//³õʼ»¯´®¿ÚUSART1:usart_init(9600);//LED_Init();//KEY_Init();TIME_CAPTURE_Init(0xFFFF,72 - 1);//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);//GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);printf("½ÓÊܵ½µÄÊý¾Ý:\r\n");delay_ms(10);while(1){//printf("test\r\n");delay_ms(10);if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0X80)					//²¶×½µ½¸ßµçƽ{//printf("test2.0\r\n");temp = TIM2_CAPTURE_VALUE & 0x3F;temp *= 65536;temp += TIM2_CAPTURE_VALUE;printf("high = %d us\r\n",temp);TIM2_CAPTURE_STATU = 0;						//¿ªÆôÏÂÒ»´Î²¶»ñ}}
}

5.运行结果：根据按键按键的时间，计数高电平的时间。

 6.总结：通过定时器捕获可以测量脉冲宽度或者测量频率。定时器的捕获配置，主要是配置相关的寄存器，并重写定时器中断服务函数，在中断服务函数中书写数据捕获的逻辑。