• （十九）STM32——输入捕获

    目录

    学习目标

    成果展示

    内容

    获取

    配置

    代码

    总结 

    学习目标

            本节内容我们要介绍的是输入捕获，其实也和定时器那部分知识是有关系的，所谓输入捕获，通俗一点来讲，其实就是通过检测上升沿和下降沿来计算你的输入持续时间。具体怎么去检测和捕获呢？我们来慢慢介绍。

    成果展示

    输入捕获实验

    内容

            关于输入捕获呢，我们主要分成4个部分来介绍，先拆分来理解，再综合在一起理解。

            首先是第一部分：设置输入捕获滤波器，这一步是怎么实现的呢？ 我们通俗一点来理解整个滤波的过程：其实就是通过设置CCMR1寄存器来选择滤波效果，而起到滤波作用的就是通过检测高电平来滤波。举个具体的例子：当ICF设置为0011时，需要连续检测到8次高电平才算有效，这样就有效的起到了滤波的作用。详细介绍会贴在下面，需要的同学自行观看。

            输入捕获1滤波器 ICIF[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。其中，fck_INT是定时器的输入频率（TIMxCLK)，一般为 84Mhz，而fDTS则是根据 TIMx_CRI 的 CKD[1:0]的设置来确定的，如果 CKD[1:0]设置为 00，那么fDTS=fcx_INT。N 值就是滤波长度，举个简单的例子；假设 IC1F[3:0]=0011，并设置IC1映射到通道1上，且常上升沿触发。那么在捕获到上升沿的时候，再以fck_INT的频率，连续采样到8次通道1 的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断。这样可以滤除那些高电平脉宽低于 8 个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。

     

            然后就是设置输入捕获极性，这个部分通俗一点来讲，就是用来捕获电平的，经过了前面的滤波操作，现在就是开始记录电平值了，然后设置高电平有效还是低电平有效。 

            然后是设置输入捕获映射通道，这个就是选择设置信号的通道，或者说来源。

            最后就是设置输入捕获分频器，这个怎么去理解呢？就是选择几分频，比如选择2分频，就是两次上升沿才触发一次捕获 。 

            我们最后来总结一下，整个过程就是通过检测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)存放到对应的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。

    获取

    关于如何获取所需时间，有同学可能第一时间想到的就是在上升沿计数器设为0，然后下降沿读出计数器，就能得到相应时间了，但是这样其实有个小问题，就是有可能有溢出。我们如何解决这个问题呢？答案就是记录中断溢出的次数，然后在后面加上这些时间就好了。

     

    配置

    1. 开启 TIM5 时钟，配置 PA0 为复用功能（AF2），并开启下拉电阻。
    2. 初始化 TIM5,设置 TIM5 的 ARR 和 PSC。
    3. 设置 TIM5 的输入捕获参数，开启输入捕获。
    4. 使能捕获和更新中断（设置 TIM5 的 DIER 寄存器）。
    5. 设置中断优先级，编写中断服务函数。
    6. 使能定时器（设置 TIM5 的 CR1 寄存器）。

    接下来我们就来结合代码来解释一下。

    代码

    1. #include "timer.h"
    2.  
    3. //TIM14 PWM部分初始化 
    4. //PWM输出初始化
    5. //arr：自动重装值
    6. //psc：时钟预分频数
    7. void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
    8. {		 					 
    9. 	//此部分需手动修改IO口设置
    10. 	
    11. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    12. 	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    13. 	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    14. 	
    15. 	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);  	//TIM14时钟使能    
    16. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); 	//使能PORTF时钟	
    17. 	
    18. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用位定时器14
    19. 	
    20. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //GPIOA9 
    21. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
    22. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
    23. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
    24. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
    25. 	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure); //初始化PF9
    26. 	
    27. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
    28. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
    29. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
    30. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
    31. 	
    32. 	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);
    33. 	
    34. 	//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 
    35. 	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
    36.  	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
    37. 	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性高
    38. 	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;
    39. 	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
    40.  
    41. 	TIM_OC2PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
    42.  
    43.   TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);
    44. 	
    45. 	TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);  //使能TIM14		
    46.  
    47. }  
    48.  
    49.  
    50.  
    51. //定时器5通道1输入捕获配置
    52. //arr：自动重装值(TIM2,TIM5是32位的!!)
    53. //psc：时钟预分频数
    54. void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
    55. {
    56. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    57. 	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    58. 	TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStruct;
    59. 	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    60. 	
    61. 	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);//TIM5时钟使能
    62. 	
    63. 	
    64. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5);//使能PORTA时钟
    65. 	
    66. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIOA0
    67. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
    68. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
    69. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
    70. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉
    71. 	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA0	
    72. 	
    73. 	
    74. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
    75. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
    76. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
    77. 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
    78. 	
    79. 	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure);
    80. 	
    81. 	TIM5_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//选择输入端 IC1映射到TI1上
    82. 	TIM5_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x00;//上升沿捕获
    83. 	TIM5_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//映射到TI1上
    84. 	TIM5_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//配置输入分频,不分频
    85. 	TIM5_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;// 配置输入滤波器 不滤波
    86. 	
    87. 	TIM_ICInit(TIM5 ,&TIM5_ICInitStruct);
    88. 	
    89. 	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
    90. 	
    91. 	
    92. 	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5
    93. 	
    94. 	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
    95. 	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级3
    96. 	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;		//子优先级3
    97. 	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    98. 	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器、
    99. 	
    100. 	
    101. }
    102. //捕获状态
    103. //[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
    104. //[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
    105. //[5:0]:捕获低电平后溢出的次数(对于32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
    106. u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;	//输入捕获状态		    				
    107. u32	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)
    108. //定时器5中断服务程序	 
    109. void TIM5_IRQHandler(void)
    110. { 		    
    111.  
    112.  	if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获	
    113. 	{
    114. 		//溢出
    115. 		if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
    116. 		{	     
    117. 			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
    118. 			{
    119. 				if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
    120. 				{
    121. 					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获了一次
    122. 					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF;
    123. 				}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
    124. 			}	 
    125. 		}
    126. 		//未溢出
    127. 		if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
    128. 		{	
    129. 			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)		//捕获到一个下降沿 		
    130. 			{	  			
    131. 				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获到一次高电平脉宽
    132. 				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//获取当前的捕获值.
    133. 	 			TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_OCPolarity_High); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
    134. 			}else  								//还未开始,第一次捕获上升沿
    135. 			{
    136. 				TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			//清空
    137. 				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
    138. 				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;		//标记捕获到了上升沿
    139. 				TIM_Cmd(TIM5,DISABLE ); 	//关闭定时器5
    140. 	 			TIM_SetCounter(TIM5,0);
    141. 	 			TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_OCPolarity_Low);		//CC1P=1 设置为下降沿捕获
    142. 				TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5
    143. 			}		    
    144. 		}			     	    					   
    145.  	}
    146. 	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
    147. }
    1. #include "sys.h"
    2. #include "delay.h"
    3. #include "usart.h"
    4. #include "timer.h"
    5.  
    6.  
    7.  
    8. extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;		//输入捕获状态		    				
    9. extern u32	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值  
    10.   
    11. 	
    12. int main(void)
    13. { 
    14. 	long long temp=0;  
    15. 	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    16. 	delay_init(168);  //初始化延时函数
    17. 	uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200
    18. 	     
    19.  	TIM5_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,84-1); //以1Mhz的频率计数 
    20.    	while(1)
    21. 	{
    22.  		delay_ms(10);			 
    23.  		if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)        //成功捕获到了一次高电平
    24. 		{
    25. 			temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F; // 一共溢出几次
    26. 			temp*=0XFFFFFFFF;		 		         //溢出时间总和
    27. 			temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;		   //得到总的高电平时间
    28. 			printf("HIGH:%lld us\r\n",temp); //打印总的高点平时间
    29. 			TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			     //开启下一次捕获
    30. 		}
    31. 	}
    32. }

    总结 

            本节介绍的是输入捕获实验，其实也是定时器的一个运用，还是觉得繁琐一点，但确实精确了许多。好了，我们就介绍到这，希望对大家有所帮助，如果有错误也希望能及时指出，谢谢大家。 

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_66578482/article/details/126342489