stm32f407通用定时器输入捕获.docx

stm32f407通用定时器输入捕获.docx

《stm32f407通用定时器输入捕获.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《stm32f407通用定时器输入捕获.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

stm32f407通用定时器输入捕获

通用定时器输入捕获

通用定时器作为输入捕获的使用。

我们用TIM5的通道1（PA0）来做输入捕获，捕获PA0上高电平的脉宽（用KEY_UP按键输入高电平），通过串口来打印高电平脉宽时间。

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。

我们以测量脉宽为例，用一个简图来说明输入捕获的原理：

如图所示，就是输入捕获测量高电平脉宽的原理，假定定时器工作在向上计数模式，图中t1~t2时间，就是我们需要测量的高电平时间。

测量方法如下：

首先设置定时器通道x为上升沿捕获，这样，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。

这样，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之间，可能产生N次定时器溢出，这就要求我们对定时器溢出，做处理，防止高电平太长，导致数据不准确。

如图所示，t1~t2之间，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。

STM32F4的定时器，除了TIM6和TIM7，其他定时器都有输入捕获功能。

STM32F4的输入捕获，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。

这里我们用TIM5_CH1来捕获高电平脉宽。

===================================================================================

捕获/比较通道（例如：

通道1输入阶段）

===================================================================================

接下来介绍我们需要用到的一些寄存器配置，需要用到的寄存器：

TIMx_ARR、TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1（这里的x=5）。

首先TIMx_ARR和TIMx_PSC，这两个寄存器用来设自动重装载值和TIMx的时钟分频。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

捕获/比较模式寄存器1：

TIMx_CCMR1，这个寄存器在输入捕获的时候，非常有用：

TIMx捕获/比较模式寄存器1（TIMx_CCMR1）

TIMxcapture/comparemoderegister1偏移地址：

0x18复位值：

0x0000

当在输入捕获模式下使用的时候，对应图的第二行描述，从图中可以看出，TIMx_CCMR1是针对2个通道的配置，低八位[7：

0]用于捕获/比较通道1的控制，而高八位[15：

8]则用于捕获/比较通道2的控制，因为TIMx还有CCMR2这个寄存器，所以可以知道CCMR2是用来控制通道3和通道4（详见《STM32F4xx中文参考手册》435页，15.4.8节）。

这里我们用到的是TIM5的捕获/比较通道1，我们重点介绍TIMx_CCMR1的[7:

0]位（其高8位配置类似），TIMx_CCMR1的[7:

0]位详细描述见图所示：

位7:

4IC1F：

输入捕获1滤波器（Inputcapture1filter）

此位域可定义TI1输入的采样频率和适用于TI1的数字滤波器带宽。

数字滤波器由事件计数器组成，每N个事件才视为一个有效边沿：

0000：

无滤波器，按fDTS频率进行采样1000：

fSAMPLING=fDTS/8，N=6

0001：

fSAMPLING=fCK_INT，N=21001：

fSAMPLING=fDTS/8，N=8

0010：

fSAMPLING=fCK_INT，N=41010：

fSAMPLING=fDTS/16，N=5

0011：

fSAMPLING=fCK_INT，N=81011：

fSAMPLING=fDTS/16，N=6

0100：

fSAMPLING=fDTS/2，N=61100：

fSAMPLING=fDTS/16，N=8

0101：

fSAMPLING=fDTS/2，N=81101：

fSAMPLING=fDTS/32，N=5

0110：

fSAMPLING=fDTS/4，N=61110：

fSAMPLING=fDTS/32，N=6

0111：

fSAMPLING=fDTS/4，N=81111：

fSAMPLING=fDTS/32，N=8

注意：

在当前硅版本中，当ICxF[3:

0]=1、2或3时，将用CK_INT代替公式中的fDTS。

输入捕获1滤波器IC1F[3:

0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。

其中，fCK_INT是定时器的输入频率（TIMxCLK），一般为84Mhz/168Mhz（看该定时器在哪个总线上），而fDTS则是根据TIMx_CR1的CKD[1:

0]的设置来确定的，如果CKD[1:

0]设置为00，那么fDTS=fCK_INT。

N值就是滤波长度，举个简单的例子：

假设IC1F[3:

0]=0011，并设置IC1映射到通道1上，且为上升沿触发，那么在捕获到上升沿的时候，再以fCK_INT的频率，连续采样到8次通道1的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断（如果开启了的话）。

这样可以滤除那些高电平脉宽低于8个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。

这里，我们不做滤波处理，所以设置IC1F[3:

0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获。

位3:

2IC1PSC：

输入捕获1预分频器（Inputcapture1prescaler）

此位域定义CC1输入（IC1）的预分频比。

只要CC1E=0（TIMx_CCER寄存器），预分频器便立即复位。

00：

无预分频器，捕获输入上每检测到一个边沿便执行捕获

01：

每发生2个事件便执行一次捕获

10：

每发生4个事件便执行一次捕获

11：

每发生8个事件便执行一次捕获

输入捕获1预分频器IC1PSC[1:

0]，我们是1次边沿就触发1次捕获，所以选择00。

位1:

0CC1S：

捕获/比较1选择（Capture/Compare1selection）

此位域定义通道方向（输入/输出）以及所使用的输入。

00：

CC1通道配置为输出

01：

CC1通道配置为输入，IC1映射到TI1上

10：

CC1通道配置为输入，IC1映射到TI2上

11：

CC1通道配置为输入，IC1映射到TRC上。

此模式仅在通过TS位（TIMx_SMCR寄存器）选择内部触发输入时有效

注意：

仅当通道关闭时（TIMx_CCER中的CC1E=0），才可向CC1S位写入数据。

其中CC1S[1:

0]，这两个位用于CCR1的通道配置，这里我们设置IC1S[1:

0]=01，也就是配置IC1映射在TI1上。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TIMx捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

TIMxcapture/compareenableregister偏移地址：

0x20复位值：

0x0000

位1CC1P：

捕获/比较1输出极性（Capture/Compare1outputPolarity）。

CC1通道配置为输出：

0：

OC1高电平有效1：

OC1低电平有效

CC1通道配置为输入：

CC1NP/CC1P位可针对触发或捕获操作选择TI1FP1和TI2FP1的极性。

00：

非反相/上升沿触发

电路对TIxFP1上升沿敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作），TIxFP1未反相（在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。

01：

反相/下降沿触发

电路对TIxFP1下降沿敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作），TIxFP1反相（在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。

10：

保留，不使用此配置。

11：

非反相/上升沿和下降沿均触发

电路对TIxFP1上升沿和下降沿都敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作）

位0CC1E：

捕获/比较1输出使能（Capture/Compare1outputenable）。

CC1通道配置为输出：

0：

关闭––OC1未激活1：

开启––在相应输出引脚上输出OC1信号

CC1通道配置为输入：

此位决定了是否可以实际将计数器值捕获到输入捕获/比较寄存器1（TIMx_CCR1）中。

0：

禁止捕获1：

使能捕获

所以要使能输入捕获，必须设置CC1E=1，而CC1P则根据自己的需要来配置。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

接下来我们再看看DMA/中断使能寄存器：

TIMx_DIER，该寄存器的各位描述见图

TIMx_DIER寄存器各位描述

我们需要用到中断来处理捕获数据，所以必须开启通道1的捕获比较中断，即CC1IE设置为1。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

控制寄存器：

TIMx_CR1，我们只用到了它的最低位，也就是用来使能定时器的。

◆控制寄存器1（TIMx_CR1）

位9:

8CKD：

时钟分频（Clockdivision）

此位域指示定时器时钟（CK_INT）频率与数字滤波器所使用的采样时钟（ETR、TIx之间的分频比，

00：

tDTS=tCK_INT01：

tDTS=2×tCK_INT

10：

tDTS=4×tCK_INT11：

保留

-------------------------------------------------------------------------------

最后再来看看捕获/比较寄存器1：

TIMx_CCR1，该寄存器用来存储捕获发生时，TIMx_CNT的值，我们从TIMx_CCR1就可以读出通道1捕获发生时刻的TIMx_CNT值，通过两次捕获（一次上升沿捕获，一次下降沿捕获）的差值，就可以计算出高电平脉冲的宽度（注意，对于脉宽太长的情况，还要计算定时器溢出的次数）。

===================================================================================输入捕获库函数配置：

1）开启TIM5时钟，配置PA0为复用功能（AF2），并开启下拉电阻。

要使用TIM5，我们必须先开启TIM5的时钟。

同时我们要捕获TIM5_CH1上面的高电平脉宽，所以先配置PA0为带下拉的复用功能，同时，为了让PA0的复用功能选择连接到TIM5，所以设置PA0的复用功能为AF2，即连接到TIM5上面。

开启IM5时钟的方法为：

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE）;//TIM5时钟使能

当然，这里我们也要开启PA0对应的GPIO的时钟。

配置PA0为复用功能，所以我们首先要设置PA0引脚映射AF2，方法为：

GPIO_PinAFConfig（GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5）;

最后，我们还要初始化GPIO的模式为复用功能，同时这里我们还要设置为开启下拉。

方法为：

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//GPIOA0

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//复用功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽复用输出

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;//下拉

GPIO_Init（GPIOA,&GPIO_InitStructure）;//初始化PA0

跟上一讲PWM输出类似，这里我们使用的是定时器5的通道1，所以我们从STM32F4对应的数据手册可以查看到对应的IO口为PA0:

2）初始化TIM5,设置TIM5的ARR和PSC。

在开启了TIM5的时钟之后，我们要设置ARR和PSC两个寄存器的值来设置输入捕获的自动重装载值和计数频率。

这在库函数中是通过TIM_TimeBaseInit函数实现的，

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;//定时器分频

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;//自动重装载值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit（TIM5,&TIM_TimeBaseStructure）;//初始化TIM5

3）设置TIM5的输入捕获参数，开启输入捕获。

TIM5_CCMR1寄存器控制着输入捕获1和2的模式，包括映射关系，滤波和分频等。

这里我们需要设置通道1为输入模式，且IC1映射到TI1（通道1）上面，并且不使用滤波器（提高响应速度）。

库函数是通过TIM_ICInit函数来初始化输入比较参数的：

voidTIM_ICInit（TIM_TypeDef*TIMx,TIM_ICInitTypeDef*TIM_ICInitStruct）

同样，我们来看看参数设置结构体TIM_ICInitTypeDef的定义：

typedefstruct

{

uint16_tTIM_Channel;//通道

uint16_tTIM_ICPolarity;//捕获极性

uint16_tTIM_ICSelection;//映射

uint16_tTIM_ICPrescaler;//分频系数

uint16_tTIM_ICFilter;//滤波器长度

}TIM_ICInitTypeDef;

参数TIM_Channel很好理解，用来设置通道。

我们设置为通道1，为TIM_Channel_1。

参数TIM_ICPolarit是用来设置输入信号的有效捕获极性，这里我们设置为TIM_ICPolarity_Rising，上升沿捕获。

同时库函数还提供了单独设置通道1捕获极性的函数为：

TIM_OC1PolarityConfig（TIM5,TIM_ICPolarity_Falling）;

这表示通道1为上升沿捕获，我们后面会用到，同时对于其他三个通道也有一个类似的函数，

使用的时候一定要分清楚使用的是哪个通道该调用哪个函数，格式为TIM_OCxPolarityConfig（）。

参数TIM_ICSelection是用来设置映射关系，我们配置IC1直接映射在TI1上，选择

TIM_ICSelection_DirectTI。

参数TIM_ICPrescaler用来设置输入捕获分频系数，我们这里不分频，所以选中TIM_ICPSC_DIV1,还有2,4,8分频可选。

参数TIM_ICFilter设置滤波器长度，这里我们不使用滤波器，所以设置为0。

我们的配置代码是：

TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//选择输入端IC1映射到TI1上

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿捕获

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//映射到TI1上

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//配置输入分频,不分频

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x00;//IC1F=0000配置输入滤波器不滤波

TIM_ICInit（TIM5,&TIM5_ICInitStructure）;

4）使能捕获和更新中断（设置TIM5的DIER寄存器）

因为我们要捕获的是高电平信号的脉宽，所以，第一次捕获是上升沿，第二次捕获时下降沿，必须在捕获上升沿之后，设置捕获边沿为下降沿，同时，如果脉宽比较长，那么定时器就会溢出，对溢出必须做处理，否则结果就不准了，不过，由于STM32F4的TIM5是32位定时器，假设计数周期为1us，那么需要4294秒才会溢出一次，这基本上是不可能的。

这两件事，我们都在中断里面做，所以必须开启捕获中断和更新中断。

这里我们使用定时器的开中断函数TIM_ITConfig即可使能捕获和更新中断：

TIM_ITConfig（TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE）;//允许更新中断和捕获中断

5）设置中断优先级，编写中断服务函数

因为我们要使用到中断，所以我们在系统初始化之后，需要先设置中断优先级分组，这里方法跟我们前面讲解一致，调用NVIC_PriorityGroupConfig（）函数即可，我们系统默认设置都是分组2。

设置中断优先级的方法前面多次提到这里我们不做讲解，主要是通过函数NVIC_Init（）来完成。

设置优先级完成后，我们还需要在中断函数里面完成数据处理和捕获设置等关键操作，从而实现高电平脉宽统计。

在中断服务函数里面，跟以前的外部中断和定时器中断实验中一样，

我们在中断开始的时候要进行中断类型判断，在中断结束的时候要清除中断标志位。

使用到的

函数在上面的实验已经讲解过，分别为TIM_GetITStatus（）函数和TIM_ClearITPendingBit（）函数。

if（TIM_GetITStatus（TIM5,TIM_IT_Update）!

=RESET）{}//判断是否为更新中断

if（TIM_GetITStatus（TIM5,TIM_IT_CC1）!

=RESET）{}//判断是否发生捕获事件

TIM_ClearITPendingBit（TIM5,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update）;//清除中断和捕获标志位

在我们实验的中断服务函数中，我们还使用到了一个设置计数器值的函数为：

TIM_SetCounter（TIM5,0）;

上面语句的意思是将TIM5的计数值设置为0。

这个相信是比较好理解的。

6）使能定时器（设置TIM5的CR1寄存器）

最后，必须打开定时器的计数器开关，启动TIM5的计数器，开始输入捕获。

TIM_Cmd（TIM5,ENABLE）;//使能定时器5

通过以上6步设置，定时器5的通道1就可以开始输入捕获了，同时因为还用到了串口输出结果，所以还需要配置一下串口。

我们在timer.c和timer.h中主要是添加了输入捕获初始化函数TIM5_CH1_Cap_Init以及中断服务函数TIM5_IRQHandler。

接下来我们来看看timer.c文件中，我们添加的两个函数的内容：

TIM_ICInitTypeDefTIM5_ICInitStructure;

//定时器5通道1输入捕获配置

//arr：

自动重装值（TIM2,TIM5是32位的!

!

）psc：

时钟预分频数

voidTIM5_CH1_Cap_Init（u32arr,u16psc）

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE）;//TIM5时钟使能

RCC_AHB1PeriphClockCmd（RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE）;//使能PORTA时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//GPIOA0

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//复用功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽复用输出

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;//下拉

GPIO_Init（GPIOA,&GPIO_InitStructure）;//初始化PA0

GPIO_PinAFConfig（GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5）;//PA0复用位定时器5

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;//定时器分频

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;//自动重装载值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit（TIM5,&TIM_TimeBaseStructure）;

TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//选择输入端IC1映射到TI1上

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿捕获

TIM5