- 一、前言
- 二、准备工作
- 三、输入捕获介绍
- 1、简介
- 2、原理
- 四、输入捕获结构
- 1、通道映射表
- 2、结构图
- 五、输入捕获寄存器位
- （1）ICF[3:0]
- （2）CC1S[1:0]
- （3）ICPS[1:0]
- （4）CC1P
- （5）CC1E
- 六、硬件电路
- 七、标准库配置输入捕获
- 1、配置步骤
- 2、配置工程
- 3、实验程序
- 4、实验效果
- 八、HAL库配置输入捕获
- 1、使用cubemx生成工程
- 2、相关函数
- 3、实验程序
- 4、实验效果
| 本篇文章是对定时器功能中的输入捕获功能的讲解与配置，本篇从输入捕获原理讲解开始，一步一步让您学会输入捕获的知识与配置，您可以点击目录跳转您想要看的内容。 |
- STM32F103开发板（我用的是普中的STM32F103ZE开发板）
- cubemx软件、keil 5（MDK）
- 开发板原理图
有关于定时器不了解的可以看这篇文章：【STM32】标准库与HAL库对照学习教程七–定时器中断
三、输入捕获介绍 1、简介在定时器章节我们了解到通用定时器具有多种功能，输入捕获就是其中一种。
STM32F1除了基本定时器TIM6和TIM7，其他定时器都具有输入捕获功能。
输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，通常用于测量输入信号的脉宽、测量 PWM 输入信号的频率及占空比。
与输出比较一样，每个定时器的输入捕获有4个通道，分别映射到四个引脚上。
在输入捕获模式下，捕获中断与定时器中断是打开的。
- ①输入捕获初始化。
- ②检测到边沿电平变化，触发捕获中断，在中断函数里，清空计算器TIMx_CNT的值。
- ③计算期间，可能会达到重装载值ARR触发定时器中断，在中断函数里，记录定时器计算溢出的次数为N。
- ④再次检测到边沿电平变化，触发中断，在中断函数里，得到计算器TIMx_CNT的值，记录到一个变量里（CCR）。
- ⑤高电平持续时间=（CCR+N*ARR）*计算周期 。.，ARR为定时器重装载值。
在拿一个对比图形
2、结构图图片来源于STM32F1xx中文参考手册 116页
①
可以看到，捕获与比较的通道是相同的，所以在捕获与比较只能用一种，并且在图中可以看出通道1与通道2的捕获是可以互通的。
②
由上面的图2，可以知道，控制输入捕获的比较重要的几个位，分别是来自TIMx_CCMR1寄存器的ICF[3:0]、CC1S[1:0]、ICPS[1:0]位与TIMx_CCER寄存器的CC1P、CC1E位。
（1）ICF[3:0]
数字滤波器由一个事件计数器组成，假设我们是检测高电平，滤波N次，当连续N次采样检测，如果都是高电平，则说明这是一个有效的电平信号，这样便可以过滤掉那些因为某些而干扰产生的一些信号 。
输入捕获滤波器IC1F[3:0]，这个用于设置采样频率和数字滤波器长度
（2）CC1S[1:0]
因为通道1与通道2是可以互通的，所以要使用这个位选择映射位置。
（3）ICPS[1:0]
捕获预分频器，表示遇到N个边沿时捕获一次。
（4）CC1P
配置通道是输入捕获还是输出比较。
（5）CC1E
捕获使能位。
六、硬件电路图片来源于STM32F1xx中文参考手册 282页
本篇使用输入捕获检测按键引脚高电平的持续时间。
按键电路请参考自己开发板的原理图。
- （1）使能定时器及端口时钟，并设置引脚复用器映射和引脚模式等
- （2）初始化定时器参数,包含自动重装值，分频系数，计数方式等
- （3）设置通用定时器的输入捕获参数，开启输入捕获功能
- （4）开启捕获和定时器溢出（更新）中断
- （5）设置定时器中断优先级，使能定时器中断通道
- （6）编写定时器中断服务函数
- （7）使能定时器
标准库
（1）复制上一章的工程，并重命名为10、输入捕获实验。
（2）进入工程文件，进入APP文件，新建Input用来存放与输入捕获相关的文件。
（3）打开工程，新建文件，并命名为input.h与input.c。
①
②
（4）添加文件到目录，并添加头文件路径。
①
②
3、实验程序
input.h
#ifndef INPUT_H_ #define INPUT_H_ #include "stm32f10x.h" extern volatile u16 TIM_Exceed; //定时器计数溢出次数 extern volatile u8 TIM_IC_Edge; //边沿检测计数 extern volatile u16 TIM_IC_VAL; //存放计数器CNT的值 void TIM5_CH1_Input_Init(u16 Psc,u16 Per); #endif
input.c
#include "input.h"
volatile u16 TIM_Exceed = 0; //定时器计数溢出次数
volatile u8 TIM_IC_Edge = 0; //边沿检测计数
volatile u16 TIM_IC_VAL = 0; //存放计数器CNT的值
void TIM5_CH1_Input_Init(u16 Psc,u16 Per)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
TIM_TimebaseInitTypeDef TIM_TimebaseInitStruct;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能定时器时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能引脚时钟
//引脚配置
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); ///初始化引脚
//定时器配置
TIM_TimebaseInitStruct.TIM_Prescaler = Psc; //时钟分频
TIM_TimebaseInitStruct.TIM_Period = Per; //重装载数
TIM_TimebaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimebaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //系统1分频
TIM_TimebaseInit(TIM5, &TIM_TimebaseInitStruct); //初始化时钟
//捕获通道设置
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择通道1
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //预分频器的值设置为1
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //设置极性为上升沿捕获
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0; //不进行滤波
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //选择直接映射到TI1
TIM_ICInit(TIM5, &TIM_ICInitStruct); //输入捕获初始化
TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE); //开启捕获中断与定时器中断
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //定时器中断通道
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占式优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //响应式优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); //中断通道初始化
TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //定时器5使能
}
void TIM5_IRQHandler()
{
if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)) //计数器溢出产生的中断
{
if(TIM_IC_Edge == 1) //高电平状态
{
TIM_Exceed++; //定时器计数溢出次数加1
}
}
if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1)) //捕获中断
{
if(TIM_IC_Edge == 0) //捕获的上升沿
{
TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //定时器5失能
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_OCPolarity_Low); //设置极性为下升沿捕获
TIM_Exceed = 0; //定时器计数溢出次数清零
TIM_SetCounter(TIM5, 0); //定时器5的CNT清零
TIM_IC_Edge++; //下个状态为下降沿捕获
TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //定时器5使能
}
else //捕获的是下降沿
{
TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //定时器5失能
TIM_IC_VAL = TIM_GetCapture1(TIM5); //获取定时器5的计数值
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_OCPolarity_High); //设置极性为上升沿捕获
TIM_IC_Edge++; //下个状态到主函数
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1); //清空标志位
}
main.c
#include "LED.h"
#include "Delay.h"
#include "System.h"
#include "input.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
int main()
{
u32 time;
SysTick_Init(72);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //抢占式优先级与响应式优先级的分组
LED_Init();
USART1_Init(9600);
TIM5_CH1_Input_Init(71,0xffff); //计一个数1us
while(1)
{
if(TIM_IC_Edge == 2)
{
time = TIM_IC_VAL+TIM_Exceed*0xffff; //得到总计数值
printf("高电平持续时间是 %d msrn",time/1000); //打印高电平持续时间
TIM_IC_Edge = 0; //边沿捕获值清零
TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //重新使能定时器
}
}
}
4、实验效果
八、HAL库配置输入捕获
1、使用cubemx生成工程
(1) 打开cubemx，新建工程，选择自己的芯片。
(2) 配置RCC，选择外部高速时钟。
(3) 配置时钟树。
(4) 配置捕获通道。
①
②
- 上升沿捕获
- 直接映射到引脚
- 不分频
- 0次滤波
③打开中断
④设置引脚为下拉
(5) 配置串口。
（6） 工程文件配置并生成工程
①
②
2、相关函数
- HAL_TIM_ReadCapturedValue() ; 获取捕获通道计数器的函数
- HAL_TIM_IC_Start（）；开启输入捕获通道
- HAL_TIM_IC_Stop（）；关闭输入捕获通道
- HAL_TIM_IC_Start_IT（）；开启输入捕获通道与中断
- HAL_TIM_IC_Stop_IT（）；关闭输入捕获通道与中断
- __HAL_TIM_SET_COUNTER(HANDLE, COUNTER)设置计数器CNT的值，（HANDLE：时钟，COUNTER：设置的值）
- TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE, CHANNEL)；清除通道极性
- TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE, CHANNEL, POLARITY)；设置通道极性
- __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE, CHANNEL, POLARITY)；清除通道极性，并设置通道极性
- HAL_TIM_PeriodElapsedCallback() ；定时器中断回调函数
- HAL_TIM_IC_CaptureCallback();捕获中断回调函数
Channel：
- TIM_CHANNEL_1
- TIM_CHANNEL_2
- TIM_CHANNEL_3
- TIM_CHANNEL_4
- TIM_CHANNEL_ALL
极性： - TIM_ICPOLARITY_RISING-上升沿
- TIM_ICPOLARITY_FALLING-下降沿
- TIM_ICPOLARITY_BOTHEDGE-上升下降沿
①
#include
②
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
uint8_t TIM5_CH1_Edge=0; //状态变化时，计数值 uint32_t TIM5_CH1_VAL=0; //储存计数器的记录值 uint32_t TIM5_CH1_OVER=0; //计数器溢出的个数 uint32_t time; //高电平持续时间
③
HAL_TIM_base_Start_IT(&htim5); //打开定时器中断 HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //打开输入捕获
if(TIM5_CH1_Edge == 2)
{
TIM5_CH1_Edge = 0; //重新开始捕获
time = TIM5_CH1_VAL + TIM5_CH1_OVER*0xffff;
printf("高电平持续时间为 %d msrn", time/1000);
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //打开输入捕获
}
④
回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim == &htim5)
{
if(TIM5_CH1_Edge == 1)
{
TIM5_CH1_OVER++; //定时器溢出值增加
}
}
}
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim == &htim5)
{
if(TIM5_CH1_Edge == 0) //捕获到上升沿
{
TIM5_CH1_Edge++; //进入捕获下降沿状态
TIM5_CH1_OVER = 0; //定时器溢出值清零
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING); //设置捕获极性为下降沿
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5,0); //设置定时器CNT计数器的值为0
}
else //捕获到下升沿
{
HAL_TIM_IC_Stop_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //关闭定时器5
TIM5_CH1_Edge++; //进入到主函数状态
TIM5_CH1_VAL = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //读取捕获通道的值
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING); //设置捕获极性为上降沿
}
}
}
4、实验效果
到这里就结束啦！
