STM32入門學習之定時器輸入捕獲

1.定時器的輸入捕獲可以用來測量脈沖寬度或者測量頻率。輸入捕獲的原理圖如下：

?假設定時器是向上計數。在圖中，t1~t2之間的便是我們要測量的高電平的時間(脈沖寬度)。首先，設置定時器為上升沿捕獲，如此一來，在t1時刻可以捕獲到當前定時器的計數值CNT。然后，清零CNT，并設置定時器為下降沿捕獲，這樣，在t2時刻，又會發生捕獲事件，得到此時CNT的值，記為CCRx2。最后，根據定時器的計數頻率，便可以計數出t1~t2的時間，從而得到高電平的脈沖寬度。

這里的上升沿捕獲是指，當定時器復用的IO口，被輸入高電平時，即t1時刻產生捕獲。下降沿捕獲同理。

此外，在t1~t2之間，可能產生N次的定時器溢出。為了使數據準確，需要對定時器的溢出做出處理，防止高電平的時間過長。本次實驗中的處理方式為，當溢出的次數達到一定值時，強制認為已經捕獲完成（捕獲到上升沿、捕獲到下降沿）。

CNT的計數次數：N*ARR+CRRx2。

用CNT的計數次數乘以計數周期，便可以得到t1~t2的時間長度，即高電平持續的時間。

2.修改寄存器介紹：TIMx_ARR、 TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1等寄存器的介紹可以在前面的博客中定時器介紹部分查看。此處只介紹TIMx_CCMR1寄存器和TIMx_CCER寄存器。

（1）捕獲/比較寄存器（TIMx_CCMR1）:

?當在輸入捕獲模式下使用時，對于著圖中的第二行。低八位[7:0]用于捕獲/比較寄存器通道1的控制。高八位[15:8]用于捕獲/比較寄存器通道2的控制。本次實驗中使用的通道1，因此，只介紹TIMx_CCMR1的低八位。

[7:0]各位的描述如下：

?（2）捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）:

?要想使能輸入捕獲，必須設置CC1E為1。

3.設計思路：

（1）使能TIM2時鐘，配置PA0為下拉輸入。（開發版中PA0與TIM2_CH1復用，并外接了按鍵。）

（2）初始化TIM2，設置TIM2的ARR和PSC。

（3）設置TIM2的輸入比較參數，開啟輸入捕獲。

4.代碼：通過按鍵的狀態獲取高低電平的時間，并將時間通過串口打印。同時，使用到了定時器2的中斷服務函數。

（1）usart：

#ifndef __USART_H
#define __USART_H#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>#define RX_LEN 100						//?ü1??óêüμ?×?′ó×??úêyextern 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;//′??ú3?ê??ˉoˉêy
void usart_init(u32 bound)
{//1.?¨ò?òy???￠USART?￠?D???á11ì?￡oGPIO_InitTypeDef GPIO_Initstruct;USART_InitTypeDef USART_Initstruct;NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstruct;//2.ê1?ü???úoíUSARTμ?ê±?ó￡oRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//3.????òy??￡o//PA9￡oGPIO_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.????USART1: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);		//???à1?êy?YD′è?USARTμ???′??÷USART_Cmd(USART1,ENABLE);								//ê1?üUSART??′??÷USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);		//ê1?ü?óê??D??//5.?????D??￡oNVIC_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};
//	//?D??ê?·?2úéú′??úêy?Y?óêü?D??
//	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)
//	{
//		data = USART_ReceiveData(USART1);
//		RX_BUF[len++] = data;
//		RX_FLAG = 1;
//	}
//}//???¨?òfputcoˉêy￡o
//int fputc(int ch,FILE *f)
//{
//	//1.?D??′??úê?·?·￠?ííê3é￡o
//	while((USART1->SR & 0x40) == 0);
//	
//	//2.·￠?íò???×??ú￡???êy?YD′è?μ???′??÷￡o
//	USART1->DR = (u8) ch;
//	return ch;
//}
int fputc(int ch, FILE *f)
{      while((USART1->SR&0X40)==0);//?-?··￠?í,?±μ?·￠?ííê±?   USART1->DR = (u8) ch;      return ch;
}

（2）delay:

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H#include "stm32f10x.h"void delay_us(uint32_t us);									//?óê±?￠??
void delay_ms(uint32_t ms);									//?óê±oá??#endif

#include "delay.h"void delay_us(uint32_t us)
{uint32_t i;//1.????HCLKê±?ó￡?2￠éè??μ?′eê±?ó??êy?μSysTick_Config(72);for(i = 0;i < us;i++){while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//μè′y??êyíê3é}SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//????STCLKê±?ó?′￡?2￠ê§?ü?¨ê±?÷
}void delay_ms(uint32_t ms)
{uint32_t i;//1.????HCLKê±?ó?′￡?2￠éè??μ?′eê±?ó??êy?μSysTick_Config(72000);for(i = 0;i < ms;i++){while(!((SysTick->CTRL) & (1 << 16)));		//μè′y??êyíê3é}SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//????STCLKê±?ó?′￡?2￠ê§?ü?¨ê±?÷
}

(3)?? time_capture:

#ifndef __TIME_CAPTURE_H
#define __TIME_CAPTURE_H#include "stm32f10x.h"extern u8 TIM2_CAPTURE_STATU;					//ê?è?2???×′ì?
extern u16 TIM2_CAPTURE_VALUE;void TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc);#endif

#include "time_capture.h"/*TIM2_CAPTURE_STATUμ?μú7?a2???íê3é±ê??￡?
μú6???a2???μ???μ???±ê??￡?
μú0-5????2?????μ???oó?¨ê±?÷μ?ò?3?′?êy*/
u8 TIM2_CAPTURE_STATU = 0;					//ê?è?2???×′ì?
u16 TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;					//ê?è?2????μvoid TIME_CAPTURE_Init(u16 arr,u16 psc)
{//?¨ò??à1??á11ì?￡oGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrcture;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIME_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//1.ê1?üê±?ó￡oRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//2.?????à1?μ??á11ì?D??￠￡oGPIO_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);		//3?ê?ê±??PA0???a0//3.?????¨ê±?÷2￡oTIME_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;TIME_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;TIME_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//éè??ê±?ó·???TIME_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIME_TimeBaseStructure);//4.?????¨ê±?÷2μ?ê?è?2???2?êy￡oTIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;			//éè??ê?è?í¨μàTIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//éè??é?éy??2???TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//ó3é?μ?TI1é?TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	//éè??ê?è?·??μTIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;			//éè????2¨?÷TIM_ICInit(TIM2,&TIM2_ICInitStructure);//5.?D??1üàí????￡oNVIC_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.ê1?ü?¨ê±?÷μ??üD??D???￠2????D??oí?¨ê±?÷￡oTIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update | TIM_IT_CC1,ENABLE);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}//??D′?¨ê±?÷2μ??D??·t??oˉêy￡o
void TIM2_IRQHandler(void)
{if((TIM2_CAPTURE_STATU & 0x80) ==0)				//?1?′2???íê3é{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET){if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0x40)					//2???μ???μ???{//′?′|ê?μ±á?D?2???μ???μ???μ?′?êy>= 0x3Fê±￡?????è??a2???3é1|if((TIM2_CAPTURE_STATU & 0x3F) == 0x3F)//??μ???ì?3¤{TIM2_CAPTURE_STATU |= 0x80;			//±ê??2???3é1|TIM2_CAPTURE_VALUE = 0xFFFF;}else{TIM2_CAPTURE_STATU ++;}}}}if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_CC1) != RESET)	//·￠éú2???ê??t{if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0x40)					//2???μ?ò??????μ??{TIM2_CAPTURE_STATU |= 0X80;					//±ê??2???3é1|TIM2_CAPTURE_VALUE = TIM_GetCapture1(TIM2);			//??è???êycnt?μTIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising);	//??′?2?×?é?éy??}else{TIM2_CAPTURE_STATU = 0;TIM2_CAPTURE_VALUE = 0;TIM_SetCounter(TIM2,0);						//éè????êy??′??÷μ??μTIM2_CAPTURE_STATU |= 0x40;				//±ê??2?×?μ?á?é?éy??	TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);		//éè????′?2?×????μ??}}TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1 | TIM_IT_Update);		//??3y?D??±ê????
}

(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;//?D??ó??è??·?×é￡oNVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//3?ê??ˉ′??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("?óêüμ?μ?êy?Y:\r\n");delay_ms(10);while(1){//printf("test\r\n");delay_ms(10);if(TIM2_CAPTURE_STATU & 0X80)					//2?×?μ???μ???{//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;						//?a????ò?′?2???}}
}

5.運行結果：根據按鍵按鍵的時間，計數高電平的時間。