【经验分享】STM32F103 输入捕获

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STMCU小助手发布时间：2022-4-5 20:36

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文章简介:	STM32F103 输入捕获

15.1 输入捕获概述

系统滴答定时器一般用来提供“心跳”作用，而STM32定时器最基本功能也是定时，可以设置不同时间长度的定时。定时器除了最基本的定时功能外，定时器与GPIO有挂钩使得它可以发挥强大的作用，比如可以输出不同频率、不同占空比的方波信号、PWM信号，同时做为输入捕获功能时，可以测量脉冲宽度、实现电容按键检测等等。

STM32的输入捕获，简单的说就是通过检测 TIMx_CHx（定时器X的通道X）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)存放到对应的通道的捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA 等。

输入捕获说的通俗一点就是用计数器（定时器）来记录某一个脉冲高电平的时间，或者我们只捕获脉冲的上升沿或者下降沿，这具体要根据具体事例进行分析。

15.2 输入捕获过程

输入捕获的基本工作过程就是先捕捉一次脉冲上升沿，然后计数器开始计时，等待着捕捉到脉冲下降沿，等到捕捉到下降沿的时候，计数器停止计数，计算计数器中的数值，这个数值就是高电平所持续的时间，然后再重现开始下一轮的捕捉。

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例如，要配置向上计数器在TI2输入端的上升沿计数，使用下列步骤：

　　1、配置TIMx_CCMR1寄存器CC2S=’01’，配置通道2检测TI2输入的上升沿

　　2、配置TIMx_CCMR1寄存器的IC2F［3:0］，选择输入滤波器带宽（如果不需要滤波器，保持 IC2F=0000即无滤波器，以fDTS 采样）

　　3、配置TIMx_CCER寄存器的CC2P=’0’，选定上升沿极性

　　4、配置TIMx_SMCR寄存器的SMS=’111’，选择定时器外部时钟模式1

　　5、配置TIMx_SMCR寄存器中的TS=’110’，选定TI2作为触发输入

　　6、设置TIMx_CR1寄存器的CEN=’1’，启动计数器

　　当上升沿出现在TI2，计数器计数一次，且TIF标志被设置。在TI2的上升沿和计数器实际时钟之间的延时，取决于在TI2输入端的重新同步电路。

15.3 输入捕获配置步骤

1. 新建两个文件，cap.c 和 cap.h

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2. 在头文件 cap.h 添加下面代码：

$IS5~L`H1`G896U5M_NS7E{8.png$

3. 把 cap.c 添加到工程中

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4. 在 cap.c 中添加以下代码：

#include "cap.h"
u8 TIM2_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u16 TIM2_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
void cap_init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义GPIO结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义中断优先级结构体
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //定义TIM2定时器结构体
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定义输入捕获结构体
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置中断优先级分组
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); //使能TIM2时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入模式
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化GPIOA
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0下拉
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件活动的自动装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割：TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端IC1映射到TI1上
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //IC1F=0000配置输入滤波器不滤波
TIM_ICInit(TIM2,&TIM_ICInitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM2中断源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占优先级2级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //子优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化外设NVIC寄存器
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE); //允许更新中断CC1IE捕获中断
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器2
}
void TIM2_IRQHandler(void) //TIM2中断服务函数
{
if((TIM2_CAPTURE_STA & 0X80) == 0) //还未成功捕获
{
if((TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET))
{
if(TIM2_CAPTURE_STA & 0X40) //已经捕获到高电平了
{
if((TIM2_CAPTURE_STA & 0X3F) == 0X3F) //高电平太长了
{
TIM2_CAPTURE_STA |= 0X80; //标记成功捕获了一次
TIM2_CAPTURE_VAL = 0XFFFF;
}
else TIM2_CAPTURE_STA++;
}
}
if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_CC1) != RESET) //捕获 1 发生捕获事件
{
if(TIM2_CAPTURE_STA & 0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM2_CAPTURE_STA |= 0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
TIM2_CAPTURE_VAL = TIM_GetCapture1(TIM2);
TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising);//CC1P=0 设置为上升沿捕获
}
else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM2_CAPTURE_STA = 0; //清空
TIM2_CAPTURE_VAL = 0;
TIM_SetCounter(TIM2,0);
TIM2_CAPTURE_STA |= 0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling); //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1); //清除中断标志位
}

复制代码

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其中，TIM2_CAPTURE_VAL：就是用来记录当前计数器中的数值；

TIM2_CAPTURE_STA：是用来记录捕获状态，把它当成一个寄存器那样来使用。 TIM2_CAPTURE_STA 各位描述下表所示：

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从图中我们可以看到，TIM2_CAPTURE_STA的最高位是捕获完成的标志位，如果我们目前已经完成了一次高电平的捕获（即捕捉到了一次上升沿和一次下降沿），那么该位置1，否则置0；TIM2_CAPTURE_STA的次高位是捕获到高电平标志位，如果我们现在已经捕获到了一次上升沿，那么就把该位置1，然后再把捕获的极性改为下降沿，然后就等待着下一个中断的发生（每捕捉到一次边沿就发生一次中断），我们就这样一直依靠这两个标志位来进行上升沿和下降沿的捕获。

然后还有一个问题就是，如果某一个脉冲高电平的时间太长了，已经超出了我们定时器（计数器）所能记录的范围，那么计数器就会产生溢出，而这个溢出的次数需要记录下来，后面计算高电平时间要用到这个溢出次数，所以我们就用TIM2_CAPTURE_STA的后六位来进行记录计数器溢出的次数，如果高电平持续时间仍然提高，导致溢出的次数也超过了TIM2_CAPTURE_STA后六位所能表示的数值范围，那么这个时候，就让程序强制结束此次高电平的捕获，即认为这个脉冲的高电平时间是计数器的最大值。

这个中断服务函数里面包含了两个中断，一个是捕获中断，一个是溢出中断，在进入到这个中断服务函数里面，我们首先进行判断是发生了哪种中断，然后再进行相应的操作。

5. 实现 TIM2 通道 1 输入捕获功能

我们使用 TIM2 通道 1 输入捕获功能来捕获 TIM3 通道 2 输出的 PWM 波形。因此，需要把 PB05 接到 PA0 端子上，切记断电接线！