（stm32f103学习总结）—输入捕获模式

一、输入捕获介绍

　在定时器中断实验章节中我们介绍了通用定时器具有多种功能，输入捕获就是其中一种。STM32F1 除了基本定时器 TIM6 和 TIM7，其他定时器都具有输入捕获功能。输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，通常用于测量输入信号的脉宽、测量 PWM 输入信号的频率及占空比。

　　输入捕获的工作原理比较简单，在输入捕获模式下，当相应的 ICx 信号检测到跳变沿后，将使用捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)来锁存计数器的值。简单的说就是通过检测 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）存放到对应的通道的捕获/比较寄存（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。下面我们以输入捕获测量脉宽为例，通过一个简图来介绍输入捕获的工作原理，如图 所示：

　　从上图可以看出，t1-t2 时间就是我们需要测量的高电平时间，假如定时器工作在向上计数模式，测量方法是：首先设置定时器通道 x 为上升沿捕获，这样在 t1 时刻，就会捕获到当前的 CNT 值，然后立即清零 CNT，并设置通道 x 为下降沿捕获，这样到 t2 时刻，又会发生捕获事件，得到此时的 CNT 值，记为 CCRx2。根据定时器的计数频率，我们就可以算出 t1-t2 的时间，从而得到高电平脉宽。在 t1-t2 时间内可能会出现 N 次定时器溢出，因此我们还需要对定时器溢出进行处理，防止因高电平时间过长发生溢出导致测量数据不准。CNT计数的次数等于：N*ARR+CCRx2，有了这个计数次数，再乘以 CNT 的计数周期，即可得到 t2-t1 的时间长度，即高电平持续时间。

二、输入捕获配置步骤

（1）使能定时器及端口时钟，并设置引脚复用器映射和引脚模式等

　　 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);

　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

　　 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;

（2）初始化定时器参数,包含自动重装值，分频系数，计数方式等

　　TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

（3）设置通用定时器的输入捕获参数，开启输入捕获功能

　　TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

（4）开启捕获和定时器溢出（更新）中断

　　TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)

（5）设置定时器中断优先级，使能定时器中断通道 NVIC初始化库函数是

　　NVIC_Init()

（6）使能定时器

　TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

（7）编写定时器中断服务函数

　　void TIM5_IRQHandle（）

三、代码举例

所要实现的功能是：使用TIM5的CH1检测输入信号高电平脉宽， 将检测的高电平脉宽时间通过printf函数打印出来，同时让D1指示灯不 断闪烁表示系统正常运行。（使用普中stm32f103开发板）

 1 #ifndef _input_H
 2 #define _input_H
 3
 4 #include "system.h"
 5
 6 extern u8 TIM5_CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获的状态
 7 extern u16 TIM5_CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
 8
 9
10 void TIM5_CH1_Input_Init(u16 arr,u16 psc);
11
12 #endif

（原子开发板资料）

bit7位置1时表示成功捕获完一次高电平（按键按下直到抬起整个过程结束）；代码58、66、79

bit6位置1时表示获得高电平的标志位，（表示按键已经按下）代码62、77、87

bit0~5位表示高电平时间是定时器溢出的次数（即在按键按下时定时器溢出几次）

如果溢出次数超过了6位所能表示的范围时怎么办？

  代码64—68解决办法

就是在TIM5_CH1_CAPTURE_STA==0x3f 时将 TIM5_CH1_CAPTURE_STA变量强制bit7置1（即强制捕获完成去执行主函数代码27以后的代码段，然后重新进行下一次的捕获）   TIM5_CH1_CAPTURE_STA|=0x80;

 1 #include "input.h"
 2
 3 u8 TIM5_CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
 4 u16 TIM5_CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
 5
 6 /*******************************************************************************
 7 * 函 数 名         : TIM5_CH1_Input_Init
 8 * 函数功能           : TIM5_CH1输入捕获初始化函数
 9 * 输    入         : arr：自动重装载值
10                      psc：预分频系数
11 * 输    出         : 无
12 *******************************************************************************/
13 void TIM5_CH1_Input_Init(u16 arr,u16 psc)
14 {
15     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
16     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
17     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
18     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
19
20     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
21     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);//使能TIM5时钟
22
23     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//管脚设置
24     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;     //设置下拉输入模式
25     GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);        /* 初始化GPIO */
26
27     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=arr;   //自动装载值
28     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc; //分频系数
29     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
30     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //设置向上计数模式
31     TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure);
32
33     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1; //通道1
34     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x00;  //滤波
35     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//捕获极性
36     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //分频系数
37     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//直接映射到TI1
38     TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);
39     TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
40
41     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;//中断通道
42     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级
43     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;        //子优先级
44     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;            //IRQ通道使能
45     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
46
47     TIM_Cmd(TIM5,ENABLE); //使能定时器
48 }
49
50 /*******************************************************************************
51 * 函 数 名         : TIM5_IRQHandler
52 * 函数功能           : TIM5中断函数
53 * 输    入         : 无
54 * 输    出         : 无
55 *******************************************************************************/
56 void TIM5_IRQHandler(void)
57 {
58     if((TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0x80)==0) //还未成功捕获
59     {
60         if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update)) //发生更新中断
61         {
62             if(TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0X40)//捕获到了高电平
63             {
64                 if((TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0x3f)==0x3f) //高电平时间太长
65                 {
66                     TIM5_CH1_CAPTURE_STA|=0x80; //标志一次捕获成功
67                     TIM5_CH1_CAPTURE_VAL=0xffff;
68                 }
69                 else
70                 {
71                     TIM5_CH1_CAPTURE_STA++;
72                 }
73             }
74         }
75         if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_CC1)) //发生捕获中断
76         {
77             if(TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0X40)//捕获到了高电平
78             {
79                 TIM5_CH1_CAPTURE_STA|=0x80; //成功捕获一次高电平
80                 TIM5_CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
81                 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //设置上升沿捕获
82             }
83             else
84             {
85                 TIM5_CH1_CAPTURE_STA=0;
86                 TIM5_CH1_CAPTURE_VAL=0;
87                 TIM5_CH1_CAPTURE_STA|=0x40; //捕获到高电平标志
88                 TIM_Cmd(TIM5,DISABLE);
89                 TIM_SetCounter(TIM5,0); //定时器初值为0
90                 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //设置下降沿捕获
91                 TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);
92             }
93         }
94     }
95     TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);
96 }

 1 #include "system.h"
 2 #include "SysTick.h"
 3 #include "led.h"
 4 #include "usart.h"
 5 #include "input.h"
 6
 7
 8 /*******************************************************************************
 9 * 函 数 名         : main
10 * 函数功能           : 主函数
11 * 输    入         : 无
12 * 输    出         : 无
13 *******************************************************************************/
14 int main()
15 {
16     u8 i=0;
17     u32 indata=0;
18
19     SysTick_Init(72);
20     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //中断优先级分组 分2组
21     LED_Init();
22     USART1_Init(9600);
23     TIM5_CH1_Input_Init(0xffff,71);  //以1M频率计数
24
25     while(1)
26     {
27         if(TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0x80) //成功捕获
28         {
29             indata=TIM5_CH1_CAPTURE_STA&0x3f;
30             indata*=0xffff; //溢出次数乘以一次的计数次数时间 us
31             indata+=TIM5_CH1_CAPTURE_VAL;//加上高电平捕获的时间
32             printf("高电平持续时间：%d us\r\n",indata); //总的高电平时间
33             TIM5_CH1_CAPTURE_STA=0; //开始下一次捕获
34         }
35
36         i++;
37         if(i%20==0)
38         {
39             led1=!led1;
40         }
41         delay_ms(10);
42     }
43 }