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						//ÄÜ¹»½ÓÊÜµÄ×î´ó×Ö½ÚÊý

extern 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;


//´®¿Ú³õÊ¼»¯º¯Êý
void usart_init(u32 bound)
{
	//1.¶¨ÒåÒý½Å¡¢USART¡¢ÖÐ¶Ï½á¹¹Ìå£º
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstruct;
	USART_InitTypeDef USART_Initstruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstruct;
	
	//2.Ê¹ÄÜ¶Ë¿ÚºÍUSARTµÄÊ±ÖÓ£º
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

	//3.ÅäÖÃÒý½Å£º
	//PA9£º
	GPIO_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«Ïà¹ØÊý¾ÝÐ´ÈëUSARTµÄ¼Ä´æÆ÷
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);								//Ê¹ÄÜUSART¼Ä´æÆ÷
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);		//Ê¹ÄÜ½ÓÊÕÖÐ¶Ï
	
	//5.ÅäÖÃÖÐ¶Ï£º
	NVIC_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};
//	//ÅÐ¶ÏÊÇ·ñ²úÉú´®¿ÚÊý¾Ý½ÓÊÜÖÐ¶Ï
//	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)
//	{
//		data = USART_ReceiveData(USART1);
//		RX_BUF[len++] = data;
//		RX_FLAG = 1;
//	}
//}

//ÖØ¶¨Ïòfputcº¯Êý£º
//int fputc(int ch,FILE *f)
//{
//	//1.ÅÐ¶Ï´®¿ÚÊÇ·ñ·¢ËÍÍê³É£º
//	while((USART1->SR & 0x40) == 0);
//	
//	//2.·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú£¬½«Êý¾ÝÐ´Èëµ½¼Ä´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);									//ÑÓÊ±Î¢Ãë
void delay_ms(uint32_t ms);									//ÑÓÊ±ºÁÃë

#endif

#include "delay.h"

void delay_us(uint32_t us)
{
	uint32_t i;
	
	//1.Ñ¡ÔñHCLKÊ±ÖÓ£¬²¢ÉèÖÃµÎ´ðÊ±ÖÓ¼ÆÊýÖµ
	SysTick_Config(72);
	
	for(i = 0;i < us;i++)
	{
		while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//µÈ´ý¼ÆÊýÍê³É
	}
	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//Ñ¡ÔñSTCLKÊ±ÖÓÔ´£¬²¢Ê§ÄÜ¶¨Ê±Æ÷
}

void delay_ms(uint32_t ms)
{
	uint32_t i;
	//1.Ñ¡ÔñHCLKÊ±ÖÓÔ´£¬²¢ÉèÖÃµÎ´ðÊ±ÖÓ¼ÆÊýÖµ
	SysTick_Config(72000);
	
	for(i = 0;i < ms;i++)
	{
		while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//µÈ´ý¼ÆÊýÍê³É
	}
	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//Ñ¡ÔñSTCLKÊ±ÖÓÔ´£¬²¢Ê§ÄÜ¶¨Ê±Æ÷
}

(3) time_capture:

#ifndef __TIME_CAPTURE_H
#define __TIME_CAPTURE_H

#include "stm32f10x.h"

extern u8 TIM2_CAPTURE_STATU;					//ÊäÈë²¶»ñ×´Ì¬
extern u16 TIM2_CAPTURE_VALUE;

void TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc);

#endif

#include "time_capture.h"

/*TIM2_CAPTURE_STATUµÄµÚ7Îª²¶»ñÍê³É±êÖ¾£¬
µÚ6Î»Îª²¶»ñµ½¸ßµçÆ½±êÖ¾£¬
µÚ0-5Î»Î»²¶»ñ¸ßµçÆ½ºó¶¨Ê±Æ÷µÄÒç³ö´ËÊý*/
u8 TIM2_CAPTURE_STATU = 0;					//ÊäÈë²¶»ñ×´Ì¬
u16 TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;					//ÊäÈë²¶»ñÖµ

void TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	//¶¨ÒåÏà¹Ø½á¹¹Ìå£º
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrcture;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIME_TimeBaseStructure;
	TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	//1.Ê¹ÄÜÊ±ÖÓ£º
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	
	//2.ÅäÖÃÏà¹ØµÄ½á¹¹ÌåÐÅÏ¢£º
	GPIO_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);		//³õÊ¼Ê±½«PA0ÖÃÎª0
	
	//3.ÅäÖÃ¶¨Ê±Æ÷2£º
	TIME_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
	TIME_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;
	TIME_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//ÉèÖÃÊ±ÖÓ·Ö¸î
	TIME_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down;
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIME_TimeBaseStructure);
	
	//4.ÅäÖÃ¶¨Ê±Æ÷2µÄÊäÈë²¶»ñ²ÎÊý£º
	TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;			//ÉèÖÃÊäÈëÍ¨µÀ
	TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//ÉèÖÃÉÏÉýÑØ²¶»ñ
	TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//Ó³Éäµ½TI1ÉÏ
	TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	//ÉèÖÃÊäÈë·ÖÆµ
	TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;			//ÉèÖÃÂË²¨Æ÷
	
	TIM_ICInit(TIM2,&TIM2_ICInitStructure);
	
	//5.ÖÐ¶Ï¹ÜÀíÅäÖÃ£º
	NVIC_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.Ê¹ÄÜ¶¨Ê±Æ÷µÄ¸üÐÂÖÐ¶Ï¡¢²¶»ñÖÐ¶ÏºÍ¶¨Ê±Æ÷£º
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update | TIM_IT_CC1,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	
}

//ÖØÐ´¶¨Ê±Æ÷2µÄÖÐ¶Ï·þÎñº¯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¸ßµçÆ½
			{
				//´Ë´¦ÊÇµ±Á¬Ðø²¶»ñµ½¸ßµçÆ½µÄ´ÎÊý>= 0x3FÊ±£¬Ç¿ÖÆÈÏÎª²¶»ñ³É¹¦
				if((TIM2_CAPTURE_STATU & 0x3F) == 0x3F)//¸ßµçÆ½Ì«³¤
				{
					TIM2_CAPTURE_STATU |= 0x80;			//±ê¼Ç²¶»ñ³É¹¦
					TIM2_CAPTURE_VALUE = 0xFFFF;
				}
				else
				{
					 TIM2_CAPTURE_STATU ++;
				}
			}
		}
	}
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_CC1) != RESET)	//·¢Éú²¶»ñÊÂ¼þ
	{
		if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0x40)					//²¶»ñµ½Ò»¸öÏÂ½µÑØ
		{
			TIM2_CAPTURE_STATU |= 0X80;					//±ê¼Ç²¶»ñ³É¹¦
			TIM2_CAPTURE_VALUE = TIM_GetCapture1(TIM2);			//»ñÈ¡¼ÆÊýcntÖµ
			TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising);	//ÏÂ´Î²¶×½ÉÏÉýÑØ
		}
		else
		{
			TIM2_CAPTURE_STATU = 0;
			TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;
			TIM_SetCounter(TIM2,0);						//ÉèÖÃ¼ÆÊý¼Ä´æÆ÷µÄÖµ
			TIM2_CAPTURE_STATU |= 0x40;				//±ê¼Ç²¶×½µ½ÁËÉÏÉýÑØ	
			TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);		//ÉèÖÃÏÂ´Î²¶×½ÏÂ½µÑØ
		}
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1 | TIM_IT_Update);		//Çå³ýÖÐ¶Ï±êÖ¾Î»
}

(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;
	
	//ÖÐ¶ÏÓÅÏÈ¼¶·Ö×é£º
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	//³õÊ¼»¯´®¿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("½ÓÊÜµ½µÄÊý¾Ý:\r\n");
	delay_ms(10);
	
while(1)
	{
		//printf("test\r\n");
		delay_ms(10);
		if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0X80)					//²¶×½µ½¸ßµçÆ½
		{
			//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。