stm32mini-输入捕获实验

PWM输入捕获工作过程

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（TIM_xCNT）存放到对应的捕获/比较寄存器（TIM_CCRx）里面，完成一次捕获。

PWM输入捕获设置步骤

步骤一：设置输入捕获滤波器

例如：当我们要采集上升沿时，会以f（DTS）的频率继续去采集上升沿。具体采集几个周期由ICF【3：0】决定。可以过滤抖动 。

步骤二：设置输入捕获极性

 当CC1通道配置为输出时，设置为0高电平有效，设置为1低电平有效。

 当CC1通道配置为输入时，设置为0上升沿捕获，设置为1下降沿捕获。

步骤三：设置输入捕获映射通道

 

 步骤四：设置输入捕获分频器

 

 步骤五：捕获到有效信号可以开启中断

 按位配置即可

最后：查看数据手册来查找定时器通道对应的引脚

输入捕获关键库函数

输入捕获相关的库函数还是在 stm32f10x_tim.c 和 stm32f10x_tim.h 文件中。

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；
//初始化函数
//TIM_TypeDef* TIMx 确定是哪个定时器 
//TIM_ICInitTypeDef*TIM_ICInitStruct 结构体指针

结构体 TIM_ICInitTypeDef 的定义：

typedef struct
{
 uint16_t TIM_Channel;  //捕获通道1-4
 uint16_t TIM_ICPolarity; //捕获极性
 uint16_t TIM_ICSelection; //映射关系
 uint16_t TIM_ICPrescaler; //分频系数
 uint16_t TIM_ICFilter; //滤波器
} TIM_ICInitTypeDef;

捕获极性的函数及输入捕获值

TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);
u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值

输入捕获一般配置步骤

1）开启 TIM2 时钟，配置 PA0 为下拉输入。

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    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 清除之前设置 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入  就是WK-UP
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉

2）初始化 TIM2，设置 TIM2 的 ARR 和 PSC。

    //初始化定时器 2 TIM2
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化 TIMx 的时间基数单位

3）设置 TIM2 的输入比较参数，开启输入捕获

//初始化 TIM2 输入捕获参数
     TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到 TI1 上
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
     TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);

4）使能捕获和更新中断（设置 TIM2 的 DIER 寄存器）

TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
    //允许更新中断 CC1IE 捕获中断
     

5）设置中断分组。

//中断分组初始化
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM2 中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级 2 级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级 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

6）使能定时器（设置 TIM2 的 CR1 寄存器）

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器 2

7）编写中断服务函数

服务函数主要分为2部分，第一部分为更新中断，第二部分为捕获中断。

更新中断

if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
   { 
        if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    { 
        if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
    {
        if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了，寄存器装不下了，强制标记捕获成功，会打印一个值
    {
        TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
        TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
    }else     TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
    }
   }

捕获中断

if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获 1 发生捕获事件
    {
    if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
    { 
    TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
    TIM2CH1_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
{    
    TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
    TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
    TIM_SetCounter(TIM2,0);
    TIM2CH1_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
} 
} 
}
 

输入捕获实验

实验目的：测量信号的脉冲宽度

实验现象：打开串口助手，按住WK-UP串口会返回一个值，这个值就是高电平的时间。但是，如果按住的时间太长，寄存器装不下高电平的时间那么，会直接标记捕获打印一个值出来。

定时器 2 通道 1 输入捕获配置

我们将捕获 TIM2_CH1（PA0）上的高电平脉 宽，通过 WK_UP 按键输入高电平，并从串口打印高电平脉宽。同时我们保留上节的 PWM 输 出，大家也可以通过用杜邦线连接 PA8 和 PA0，来测量 PWM 输出的高电平脉宽。

捕获时间=溢出时间+最后一次捕获时间

溢出时间过长16次→直接标记捕获返回值 4194303 us

timer.c文件

#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "sys.h"
//定时器 2 通道 1 输入捕获配置
TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)//自动重装载值；预分频器
{ 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// ①使能 tim1 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); 
    //①使能 GPIO 外设时钟使能
 
    //设置该引脚为复用输出功能,输出 TIM1 CH1 的 PWM 脉冲波形
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM_CH1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 

    //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 80K
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
    //设置用来作为 TIMx 时钟频率除数的预分频值 不分频
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIMx

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //脉宽调制模式 2
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高
    TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //③初始化外设 TIMx

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //⑤MOE 主输出使能
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //CH1 预装载使能
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器
    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //④使能 TIM1
}

void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    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 清除之前设置 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入 就是WK-UP 摁住它
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉
    //初始化定时器 2 TIM2
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化 TIMx 的时间计数单位
 
    //初始化 TIM2 输入捕获参数
     TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到 TI1 上
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
     TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
     TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
    //中断分组初始化
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM2 中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级 2 级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级 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
}
    u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态 
    u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
    //定时器 5 中断服务程序
    void TIM2_IRQHandler(void)
{ 
    if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
    { 
        if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
        { 
            if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
            {
                if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了，寄存器满了
                    {
                        TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
                            TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
                    }else TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
            }
        }
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获 1 发生捕获事件
        {
        if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
        { 
        TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
        TIM2CH1_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
{    
    TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
    TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
    TIM_SetCounter(TIM2,0);
    TIM2CH1_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_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

main.c文件

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "timer.h"
#include "usart.h"
//实验现象：打开串口助手按住WK-UP串口会返回一个值，这个值就是高电平的时间
extern u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
extern u16 TIM2CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
int main(void)
{
    u32 temp=0; 
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    //设置 NVIC 中断分组 2:2 位抢占优先级，2 位响应优先级
    delay_init(); //延时函数初始化
    uart_init(9600); //串口初始化为 9600
    LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
    TIM1_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM 频率=72000/(899+1)=80Khz
    TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以 1Mhz 的频率计数 16位寄存器最大的时候才会溢出
     while(1)
  {
    delay_ms(10);
    TIM_SetCompare1(TIM1,TIM_GetCapture1(TIM1)+1);
    if(TIM_GetCapture1(TIM1)==300)TIM_SetCompare1(TIM1,0);
    if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
      {
        temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F; //把计数器溢出时间取出来
        temp*=65536; //溢出时间总和  溢出次数*2的16次方
        temp+=TIM2CH1_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
        printf("HIGH:%d us\r\n",temp); //打印总的高点平时间
        TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
      }
   }
}

timer.h文件

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H	 
#include "sys.h"

    void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);
    void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
				    
#endif

通过用杜邦线连接 PA8 和 PA0，来测量 PWM 输出的高电平脉宽。

 

PA8；PA0这样连，会发现串口发送数字特别快，在10~6之间递减。