【STM32】HAL庫 STM32CubeMX教程八---定時器輸入捕獲

 

 

分類專欄： STM32 文章標簽： STM32CubeMX教程 HAL庫 輸入捕獲 定時器輸入捕獲 STM32 輸入捕獲

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前言：

本系列教程將外設原理，HAL庫與STM32CubeMX結合在一起講解，使您可以更快速的學會各個模塊的使用

 

所用工具：

1、芯片： STM32F407ZET6/STM32F103ZET6

2、STM32CubeMx軟件

3、IDE： MDK-Keil軟件

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL庫 

5

知識概括：

通過本篇博客您將學到：

SMT32定時器輸入捕獲

 測量PWM頻率和占空比

輸入捕獲

 

輸入捕獲概念

輸入捕獲模式可以用來測量脈沖寬度或者測量頻率。STM32的定時器，除了TIM6、TIM7，其他的定時器都有輸入捕獲的功能。

具體請參看《【STM32】HAL庫 STM32CubeMX教程六----定時器中斷》

輸入捕獲的工作原理

①先設置輸入捕獲為上升沿檢測，

②記錄發生上升沿時TIMx_CNT(計數器)的值

③配置捕獲信號為下降沿捕獲，當下降沿到來的時候發生捕獲

④記錄此時的TIMx_CN(計數器)T的值

⑤前后兩次TIMx_CNT(計數器)的值之差就是高電平的脈寬。同時根據TIM的計數頻率，我們就能知道高電平脈寬的准確時間。

 

簡單說：

當你設置的捕獲開始的時候，cpu會將計數寄存器的值復制到捕獲比較寄存器中並開始計數，當再次捕捉到電平變化時，這是計數寄存器中的值減去剛才復制的值就是這段電平的持續時間，你可以設置上升沿捕獲、下降沿捕獲、或者上升沿下降沿都捕獲，

 

輸入捕獲的工作流程(對應CubeMx的四個選項)

設置輸入捕獲濾波器

STM32在很多功能中都提供了濾波器，濾波器的功能簡單來說就是多次檢測視為一次有效，達到濾波效果，

數字濾波器由一個事件計數器組成，假設我們是檢測高電平，濾波N次，那么記錄到N個事件后計數器會產生一個輸出的跳變。也就是說連續N次采樣檢測，如果都是高電平，則說明這是一個有效的電平信號，這樣便可以過濾掉那些因為某些而干擾產生的一些信號        

輸入捕獲濾波器IC1F[3:0]，這個用於設置采樣頻率和數字濾波器長度。其中：fCK_INT是定時器的輸入頻率，fDTS是根據TIMx_CR1的CKD[1:0]的設置來確定的。

設置輸入捕獲極性

設置具體為那種捕獲事件

可以設置上升沿捕獲、下降沿捕獲、或者上升沿下降沿都捕獲

 

設置輸入捕獲映射關系

STM32為了更好的優化使用，TIMx_CH1通道1捕捉到的信號可以傳輸到IC1，TIMx_CH1捕捉到的信號也可以連接到IC2，TIMx_CH2捕捉到的信號也可以連接到IC2，也可以連接到IC2

 

設置輸入捕獲分頻器

設置每N個事件觸發一次捕獲，可以設置為1/2/4/8次檢測到電平變化才觸發捕獲

 

 

溢出時間計算：

t1時刻檢測到高電平，發生中斷，在中斷里將計數值置0，開始記溢出次數N，

其中每計數0xFFFF次溢出一次，直到t2時刻跳變回低電平，

獲取最后一次溢出時到t2時刻的計數值TIM5CH1_CAPTURE_VAL

則  高電平時間 = 溢出次數*65535+TIM5CH1_CAPTURE_VAL     us ；根據定時器初始化時的頻率即可計算出溢出總次數所占用的時間，即為高電平時間。

如果計數器值為 32 bit   那么最大為0xFFFFFFFF      

高電平時間：

           

 

輸入捕獲的工作框圖

 

工程創建

設置RCC

設置高速外部時鍾HSE 選擇外部時鍾源

2設置時鍾

我的是  外部晶振為8MHz 

• 1選擇外部時鍾HSE 8MHz   
• 2PLL鎖相環倍頻72倍
• 3系統時鍾來源選擇為PLL
• 4設置APB1分頻器為 /2
• 5 這時候定時器的時鍾頻率為72Mhz

32的時鍾樹框圖  如果不懂的話請看《【STM32】系統時鍾RCC詳解(超詳細，超全面)》

3定時器配置

這里我們選擇TIM5的通道1

• 預分頻系數為71   計數時鍾頻率就是 72MHz/(71+1) = 1MHz        此時1us計數一次
• 自動加載值設置為32bit最大值  0xFFFFFFFF          
• 上升沿捕獲
• 不分頻
• 濾波值為8

同時在NVIC一欄使能TIM5的中斷

對應引腳設置下拉電阻，保證沒有信號輸入的時候電平穩定

4項目文件設置

          

• 1 設置項目名稱
• 2 設置存儲路徑
• 3 選擇所用IDE

   

5創建工程文件

然后點擊GENERATE CODE  創建工程

配置下載工具

新建的工程所有配置都是默認的  我們需要自行選擇下載模式，勾選上下載后復位運行

例程實現：

定義變量：

1.  
   /* USER CODE BEGIN 0 */
2.  
        uint32_t capture_Buf[3] = {0};   //存放計數值
3.  
        uint8_t capture_Cnt = 0;    //狀態標志位
4.  
        uint32_t high_time;   //高電平時間
5.  
   /* USER CODE END 0 */

在 while(1)中的用戶代碼區 3，寫入TIM2 CH1通道的輸入捕獲控制和數據處理

1.  
   while (1)
2.  
   {
3.  
   /* USER CODE END WHILE */
4.  
    
5.  
   /* USER CODE BEGIN 3 */
6.  
   switch (capture_Cnt){
7.  
   case 0:
8.  
   capture_Cnt++;
9.  
   __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
10.  
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5, TIM_CHANNEL_1); //啟動輸入捕獲 或者: __HAL_TIM_ENABLE(&htim5);
11.  
    break;
12.  
    case 3:
13.  
    high_time = capture_Buf[ 1]- capture_Buf[0]; //高電平時間
14.  
    HAL_UART_Transmit(&huart1, ( uint8_t *)high_time, 1, 0xffff); //發送高電平時間
15.  
     
16.  
     
17.  
    HAL_Delay( 1000); //延時1S
18.  
    capture_Cnt = 0; //清空標志位
19.  
    break;
20.  
     
21.  
    }
22.  
    }
23.  
    /* USER CODE END 3 */

在main函數下方添加中斷回調函數：

1.  
   /* USER CODE BEGIN 4 */
2.  
   void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
3.  
   {
4.  
    
5.  
   if(TIM5 == htim->Instance)
6.  
   {
7.  
   switch(capture_Cnt){
8.  
   case 1:
9.  
   capture_Buf[ 0] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//獲取當前的捕獲值.
10.  
    __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING); //設置為下降沿捕獲
11.  
    capture_Cnt++;
12.  
    break;
13.  
    case 2:
14.  
    capture_Buf[ 1] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1);//獲取當前的捕獲值.
15.  
    HAL_TIM_IC_Stop_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //停止捕獲 或者: __HAL_TIM_DISABLE(&htim5);
16.  
    capture_Cnt++;
17.  
    }
18.  
     
19.  
    }
20.  
     
21.  
    }
22.  
    /* USER CODE END 4 */

具體流程：

1.設置TIM5 CH1為輸入捕獲功能；  

2.設置上升沿捕獲； 

3.使能TIM2 CH1捕獲功能；  

4.捕獲到上升沿后，定時器當前計數值存入capture_buf[0]，改為捕獲下降沿；   

 5.捕獲到下降沿后，定時器當前計數值存入存入capture_buf[1]，關閉TIM2 CH1捕獲功能；  capture_Cnt=3；

6.  高電平時間： capture_buf[1] - capture_buf[0]        發送到上位機  重新啟動輸入捕獲

 

 

__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM5_Handler,0);   //設置計數寄存器的值變為0

HAL_TIM_PWM_Start()              函數用於使能定時器某一通道的PWM輸出。

HAL_TIM_IC_Start_IT()                  函數用於使能定時器某一通道的輸入捕獲功能，並使能相應的中斷

HAL_TIM_IC_Stop_IT()                 函數和開啟功能相反，是關閉定時器某一通道的輸入捕獲功能和相應中斷

 

__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY不是函數，而是底層操作的一個宏定義

在stm32f4xx_hal_tim.h文件中可以找到。其作用是修改定時器某一通道的輸入捕獲極性

其中有兩個函數，第一個為清除清除原來的捕獲極性，第二個為設置通道捕捉極性

等價於：

1.  
   TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1); //一定要先清除原來的捕獲極性！！
2.  
   TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING); //定時器5通道1設置為下降沿捕獲（重設捕獲極性）

在修改定時器某一通道的輸入捕獲極性時，一定要先清除該通道之前捕獲極性

 

__HAL_TIM_GET_COMPARE也是一個宏定義。 
在stm32f4xx_hal_tim.h文件中可以找到。其作用是獲取定時器某一通道的捕獲/比較寄存器值

等價於 ：  HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1);

  兩者都是直接讀取對應CCRx寄存器的值