輸入捕獲實驗原理及配置步驟
一、輸入捕獲概念
STM32的輸入捕獲，簡單的說就是通過檢測 TIMx_CHx （定時器X的通道X）上的 邊沿信號，在邊沿信號發生跳變(比如上升沿/下降沿)的時候，將當前定時器的值(TIMx_CNT) 存放到對應的通道的捕獲/比較寄存器(TIMx_CCRx)里面，完成一次捕獲。同時還可以配置捕獲時是否觸發中斷/DMA 等。
二、輸入捕獲流程：
例如，要配置向上計數器在T12輸入端的上升沿計數，使用下列步驟:
1、配置TIMx_CCMR1寄存器CC2S=’01’，配置通道2檢測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’，選擇定時器外部時鍾模式1
5、 配置TIMx_SMCR寄存器中的TS=’110’，選定TI2作為觸發輸入
6、 設置TIMx_CR1寄存器的CEN=’1’，啟動計數器
當上升沿出現在TI2，計數器計數一次，且TIF標志被設置。 在TI2的上升沿和計數器實際時鍾之間的延時，取決於在TI2輸入端的重新同步電路。
二、輸入捕獲程序設計步驟：
1)開啟 TIM5 時鍾和 GPIOA 時鍾，配置 PA0 為下拉輸入。
要使用 TIM5，我們必須先開啟 TIM5 的時鍾。這里我們還要配置 PA0 為下拉輸入，因為 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。
所以要進行GPIO_Init();
2)初始化 TIM5,設置 TIM5 的 ARR 和 PSC。
在開啟了 TIM5 的時鍾之后，我們要設置 ARR 和 PSC 兩個寄存器的值來設置輸入捕獲的
自動重裝載值和計數頻率。這在庫函數中是通過 TIM_TimeBaseInit 函數實現的
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
3)設置 TIM5 的輸入比較參數，開啟輸入捕獲
輸入比較參數的設置包括映射關系，濾波,分頻以及捕獲方式等。這里我們需要設置通道 1 為輸入模式，且 IC1 映射到 TI1(通道 1)上面，並且不使用濾波(提高響應速度)器，上升沿捕 獲。庫函數是通過 TIM_ICInit 函數來初始化輸入比較參數的:
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
同樣，我們來看看參數設置結構體 TIM_ICInitTypeDef 的定義:
uint16_t TIM_Channel; //用來設置通道
uint16_t TIM_ICPolarity; //用來設置輸入信號的有效捕獲極性
uint16_t TIM_ICSelection; //
uint16_t TIM_ICPrescaler;
uint16_t TIM_ICFilter;
} TIM_ICInitTypeDef;
參數 TIM_Channel 很好理解，用來設置通道。我們設置為通道 1，為 TIM_Channel_1。
參數 TIM_ICPolarit 是用來設置輸入信號的有效捕獲極性，這里我們設置為 TIM_ICPolarity_Rising，上升沿捕獲。
同時庫函數還提供了單獨設置通道 1 捕獲極性的函數為:
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);
這表示通道 1 為上升沿捕獲，我們后面會用到，同時對於其他三個通道也有一個類似的函數， 使用的時候一定要分清楚使用的是哪個通道該調用哪個函數，格式為 TIM_OCxPolarityConfig()。 參數 TIM_ICSelection 是用來設置映射關系，我們配置 IC1 直接映射在 TI1 上，選擇 TIM_ICSelection_DirectTI。
參數 TIM_ICPrescaler 用來設置輸入捕獲分頻系數，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 TIM_ICFilter 設置濾波器長度，這里我們不使用濾波器，所以設置為 0。 配置代碼是:
TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //選擇輸入端 IC1 映射到
4)使能捕獲和更新中斷(設置 TIM5 的 DIER 寄存器)
因為我們要捕獲的是高電平信號的脈寬，所以，第一次捕獲是上升沿，第二次捕獲時下降沿，必須在捕獲上升沿之后，設置捕獲邊沿為下降沿，同時，如果脈寬比較長，那么定時器就
會溢出，對溢出必須做處理，否則結果就不准了。這兩件事，我們都在中斷里面做，所以必須
開啟捕獲中斷和更新中斷。
這里我們使用定時器的開中斷函數 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)設置中斷分組，編寫中斷服務函數 設置中斷分組的方法前面多次提到這里我們不做講解，主要是通過函數 NVIC_Init()來完
成。分組完成后，我們還需要在中斷函數里面完成數據處理和捕獲設置等關鍵操作，從而實現 高電平脈寬統計。在中斷服務函數里面，跟以前的外部中斷和定時器中斷實驗中一樣，我們在 中斷開始的時候要進行中斷類型判斷，在中斷結束的時候要清除中斷標志位。使用到的函數在 上面的實驗已經講解過，分別為 TIM_GetITStatus()函數和 TIM_ClearITPendingBit()函數。
6)使能定時器(設置 TIM5 的 CR1 寄存器) 最后，必須打開定時器的計數器開關， 啟動 TIM5 的計數器，開始輸入捕獲。 使能定時器 6 步設置，定時器 5 的通道 1 就可以開始輸入捕獲了。
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);
本實驗用到的硬件資源有:
1) 指示燈 DS0
2) WK_UP 按鍵
3) 串口
4) 定時器 TIM3
5) 定時器 TIM5
我們將捕獲 TIM5_CH1(PA0)上的高電平脈
寬，通過 WK_UP 按鍵輸入高電平，並從串口打印高電平脈寬。同時我們保留上節的 PWM 輸 出，通過用杜邦線連接 PB5 和 PA0，來測量 PWM 輸出的高電平脈寬。
timer.h 文件：
#ifndef __TIMER_H #define __TIMER_H #include "sys.h" void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc); void TIM5_CAP_Init(u16 arr,u16 psc); #endif
timer.c 文件：
//通用定時器中斷初始化 //這里時鍾選擇為APB1的2倍，而APB1為36M //arr：自動重裝值。 //psc：時鍾預分頻數 //這里使用的是定時器3! void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //時鍾使能 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值 計數到5000為500ms TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設置用來作為TIMx時鍾頻率除數的預分頻值 10Khz的計數頻率 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設置時鍾分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計數模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根據TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數初始化TIMx的時間基數單位 TIM_ITConfig( //使能或者失能指定的TIM中斷 TIM3, //TIM2 TIM_IT_Update | //TIM 中斷源 TIM_IT_Trigger, //TIM 觸發中斷源 ENABLE //使能 ); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中斷 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占優先級0級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //從優先級3級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據NVIC_InitStruct中指定的參數初始化外設NVIC寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外設 } void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中斷 { if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //檢查指定的TIM中斷發生與否:TIM 中斷源 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中斷待處理位:TIM 中斷源 LED1=!LED1; } } //PWM輸出初始化 //arr：自動重裝值 //psc：時鍾預分頻數 void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外設和AFIO復用功能模塊時鍾使能 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5 //用於TIM3的CH2輸出的PWM通過該LED顯示 //設置該引腳為復用輸出功能,輸出TIM3 CH2的PWM脈沖波形 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復用推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7,Bit_SET); // PA7上拉 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值 80K TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設置用來作為TIMx時鍾頻率除數的預分頻值 不分頻 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設置時鍾分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計數模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根據TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數初始化TIMx的時間基數單位 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈沖寬度調制模式2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //設置待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性高 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根據TIM_OCInitStruct中指定的參數初始化外設TIMx TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR2上的預裝載寄存器 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的預裝載寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外設 } //定時器5通道1輸入捕獲配置 TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure; void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能TIM5時鍾 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA時鍾 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0 清除之前設置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 輸入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉 //初始化定時器5 TIM5 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設定計數器自動重裝值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //預分頻器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //設置時鍾分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計數模式 TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根據TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數初始化TIMx的時間基數單位 //初始化TIM5輸入捕獲參數 TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 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); //中斷分組初始化 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM3中斷 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占優先級2級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //從優先級0級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據NVIC_InitStruct中指定的參數初始化外設NVIC寄存器 TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允許更新中斷 ,允許CC1IE捕獲中斷 TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定時器5 } u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //輸入捕獲狀態（捕獲完成標誌位bit7） u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //輸入捕獲值 //定時器5中斷服務程序 void TIM5_IRQHandler(void) { if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//還未成功捕獲 { if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET) { if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已經捕獲到高電平了 { if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高電平太長了 { TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//標記成功捕獲了一次 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF; }else TIM5CH1_CAPTURE_STA++; } } if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕獲1發生捕獲事件 { if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕獲到一個下降沿 { TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //標記成功捕獲到一次高電平脈寬 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5); TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 設置為上升沿捕獲 }else //還未開始,第一次捕獲上升沿 { TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; TIM_SetCounter(TIM5,0); TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //標記捕獲到了上升沿 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //CC1P=1 設置為下降沿捕獲 } } } TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中斷標志位 }
main.c文件：
#include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include "timer.h" extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA; //輸入捕獲狀態 extern u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //輸入捕獲值 int main(void) { u32 temp=0; delay_init(); //延時函數初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置NVIC中斷分組2:2位搶占優先級，2位響應優先級 uart_init(115200); //串口初始化為115200 LED_Init(); //LED端口初始化 TIM3_PWM_Init(899,0); //不分頻。PWM頻率=72000/(899+1)=80Khz TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以1Mhz的頻率計數 while(1) { delay_ms(20); TIM_SetCompare2(TIM3,TIM_GetCapture2(TIM3)+1); if(TIM_GetCapture2(TIM3)==300)TIM_SetCompare2(TIM3,0); if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕獲到了一次上升沿 { temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F; temp*=65536;//溢出時間總和 temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到總的高電平時間 printf("HIGH:%d us\r\n",temp);//打印總的高點平時間 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//開啟下一次捕獲 } } }
TIM5_IRQHandler 是 TIM5 的中斷服務函數，該函數用到了兩個全局變量，用於輔助實現 高電平捕獲。其中 TIM5CH1_CAPTURE_STA，是用來記錄捕獲狀態，該變量類似我們在 usart.c 里面自行定義的 USART_RX_STA 寄存器(其實就是個變量，只是我們把它當成一個寄存器那樣 來使用)。TIM5CH1_CAPTURE_STA 各位描述如表所示:
另外一個變量 TIM5CH1_CAPTURE_VAL，則用來記錄捕獲到下降沿的時候，TIM5_CNT的值。
現在我們來介紹一下，捕獲高電平脈寬的思路:首先，設置 TIM5_CH1 捕獲上升沿，這在TIM5_Cap_Init 函數執行的時候就設置好了，然后等待上升沿中斷到來，當捕獲到上升沿中斷， 此時如果 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位為 0，則表示還沒有捕獲到新的上升沿，就先把 TIM5CH1_CAPTURE_STA、TIM5CH1_CAPTURE_VAL 和 TIM5->CNT 等清零，然后再設置
TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位為 1，標記捕獲到高電平，最后設置為下降沿捕獲，等待 下降沿到來。如果等待下降沿到來期間，定時器發生了溢出，就在 TIM5CH1_CAPTURE_STA 里面對溢出次數進行計數，當最大溢出次數來到的時候，就強制標記捕獲完成(雖然此時還沒 有捕獲到下降沿)。當下降沿到來的時候，先設置 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位為 1，標 記成功捕獲一次高電平，然后讀取此時的定時器值到 TIM5CH1_CAPTURE_VAL 里面，最后設置為上升沿捕獲，回到初始狀態。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，那么就不會進行第二次捕獲，我們在 main 函數處理完捕獲數據后，將 TIM5CH1_CAPTURE_STA 置零，就可以開啟第二次捕獲。
將程序下載，連接窗口，波特率設置為9600，當給PA0脈沖信號時，即可通過串口顯示其脈沖寬度，同時也可以將PB5連接至PA0，即可以測試輸出的PWM的寬度。