深入浅出STM32 定时器输入捕获实验之四路超声波讲解（寄存器版）
输入捕获
定时器的输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。本教程通过测量脉冲宽度，实现四路超声波测量距离的目的。如图所示：
首先，我们设定定时器工作模式为向上计数模式，图中t1-t2时间间隔就是我们需要测量的脉宽时间（即高电平时间）。测量方法如下：
1:设定定时器某通道为上升沿捕获，这样在t1时刻，就会捕获到当前值CNT值，然后马上清零，同时设置该通道为下降沿捕获，这样到t2时刻，又发生捕获事件，得到此时的CNT值,记为CCRx2。这样，根据定时器的计数频率可以算出t1-t2的时间，从而得到高电平脉宽。
2：在t1-t2的时间段里，有可能发生N次溢出，我们需要对此进一步处理，防止高电平过长，导致数据不准确。因此，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。输入捕获的原理，我们就介绍到这。
超声测距
超声测距究竟是什么高大上的玩意呢？？？超声测距其实就是通过单片机控制超声波模块发出一系列超声波，当超声波遇到障碍物时反弹回来，根据声音在空气中的传播速率340m/s，再结合上述所讲的方法求得时间t，应用初高中物理知识，即可求解距离。
(驱动超声波模块需要给它一个10-20us高电平)
即 测量距离=(高电平持续时间（340M/S）)/2*
至于为啥要除以2，自个慢慢思量啦！！！）
此外，还可以这样快速计算出距离：
由于，我们算出的高电平时间是以us为单位，因此我们可以把声波传输速度看成大约为340M/S，合34,000CM/S。 即34,000除以1,000,000CM/US。 即为：0.0340CM/US 换种角度：1/（0.0343 CM/US） 即：29.00 US/CM。 这就意味着，每290.0US表示10CM的距离。1厘米就是29.00US。 但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离呀。 所以实际距离就是1厘米，对应58.0US。
即 测量距离=(高电平持续时间/58.0(CM))
超声测距实现步骤
1.使能定时器时钟（寄存器APB1ENR/APB2ENR）。
2.使能复用IO口时钟（寄存器AHB1ENR ）配置相应IO 口，此教成不加以说明，欲想了解翻之前博客。
3.设置重装载值与预分频系数（寄存器ARR和PSC）
4.每个通道选择输入端，设置为输入；配置滤波器于分频器（CCMR1/CCMR2寄存器）
5.每个通道设置允许捕获计数器的值到捕获寄存器中，设置捕获模式（CCER寄存器），最后开启捕获中断（DIER寄存器），这样通道配置就完成了。
6.最后，使能捕获（DIER寄存器）和使能计数器（CR1寄存器），设置中断分组（MY_NVIC_Init（）；//中断分组函数）
7.编写中断服务函数，距离求解函数（公式）
注：相关寄存器请自行翻阅芯片数据手册。
程序部分
void TIM4_CapHC_Init(u32 arr,u32 psc)
{
RCC->APB1ENR=1<<2;//使能TIM4时钟
RCC->AHB1ENR|=1<<1;
GPIO_Set(GPIOB,PIN6|PIN7|PIN8|PIN9,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_100M,GPIO_PUPD_PD);
GPIO_AF_Set(GPIOB,6,2);
GPIO_AF_Set(GPIOB,7,2);
GPIO_AF_Set(GPIOB,8,2);
GPIO_AF_Set(GPIOB,9,2);
TIM4->ARR=arr; //设置重装载值
TIM4->PSC=psc; //预分频器
//CH1
TIM4->CCMR1|=1<<0; //选择输入端 1通道设置为输入
TIM4->CCMR1&=~(15<<4); //配置为输入滤波器，不滤波
TIM4->CCMR1&=~(3<<2); //配置输入分频，不分频
TIM4->CCER|=1<<0; //允许捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM4->CCER&=~(1<<1); //上升沿捕获
TIM4->DIER|=1<<1; //允许捕获中断
//CH2
TIM4->CCMR1|=1<<8; //选择输入端 2通道设置为输入
TIM4->CCMR1&=~(15<<12); //配置为输入滤波器，不滤波
TIM4->CCMR1&=~(3<<10); //配置输入分频，不分频
TIM4->CCER|=1<<4; //允许捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM4->CCER&=~(1<<5); //上升沿捕获
TIM4->DIER|=1<<2; //允许捕获中断
//CH3
TIM4->CCMR2|=1<<0; //选择输入端 3通道设置为输入
TIM4->CCMR2&=~(15<<4); //配置为输入滤波器，不滤波
TIM4->CCMR2&=~(3<<2); //配置输入分频，不分频
TIM4->CCER|=1<<8; //允许捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM4->CCER&=~(1<<9); //上升沿捕获
TIM4->DIER|=1<<3; //允许捕获中断
//CH4
TIM4->CCMR2|=1<<8; //选择输入端 3通道设置为输入
TIM4->CCMR2&=~(15<<12); //配置为输入滤波器，不滤波
TIM4->CCMR2&=~(3<<10); //配置输入分频，不分频
TIM4->CCER|=1<<12; //允许捕获计数器的值到捕获寄存器中
TIM4->CCER&=~(1<<13); //上升沿捕获
TIM4->DIER|=1<<3; //允许捕获中断
TIM4->DIER|=1<<0;
TIM4->CR1|=1<<7;
TIM4->CR1|=0x01;
MY_NVIC_Init(2,0,TIM4_IRQn,2);//抢占2，子优先0，组2
}
/**************************************************************************
函数功能：超声波回波脉宽读取中断
入口参数：无
返回 值：无
**************************************************************************/
u8 TIM4CH1_CAPTURE_STA=0;//通道一
u32 TIM4CH1_CAPTURE_VAL;
u8 TIM4CH2_CAPTURE_STA=0;//通道二
u32 TIM4CH2_CAPTURE_VAL;
u8 TIM4CH3_CAPTURE_STA=0;//通道三
u32 TIM4CH3_CAPTURE_VAL;
u8 TIM4CH4_CAPTURE_STA=0;//通道四
u32 TIM4CH4_CAPTURE_VAL;
void TIM4_IRQHandler(void)
{
u16 tsr;
tsr=TIM4->SR;
/*******************************************************************
********************************************************************/
if((TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(tsr&0X01)//溢出
{
if(TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM4CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM4CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM4CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
if(tsr&0x02)//捕获1发生捕获事件
{
if(TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM4CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM4CH1_CAPTURE_VAL=TIM4->CCR1; //获取当前的捕获值.
TIM4->CCER&=~(1<<1); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM4CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM4CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM4CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM4->CNT=0; //计数器清空
TIM4->CCER|=1<<1; //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
/*************************************************************************/
/*************************************************************************/
if((TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(tsr&0X01)//溢出
{
if(TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM4CH2_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM4CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM4CH2_CAPTURE_STA++;
}
}
if(tsr&0x04)//捕获2发生捕获事件
{
if(TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM4CH2_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM4CH2_CAPTURE_VAL=TIM2->CCR2; //获取当前的捕获值.
TIM4->CCER&=~(1<<5); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM4CH2_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM4CH2_CAPTURE_VAL=0;
TIM4CH2_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM4->CNT=0; //计数器清空
TIM4->CCER|=1<<5; //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
/***************************************************************************************
****************************************************************************************/
if((TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(tsr&0X01)//溢出
{
if(TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM4CH3_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM4CH3_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM4CH3_CAPTURE_STA++;
}
}
if(tsr&0x08)//捕获1发生捕获事件
{
if(TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM4CH3_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM4CH3_CAPTURE_VAL=TIM2->CCR3; //获取当前的捕获值.
TIM4->CCER&=~(1<<9); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM4CH3_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM4CH3_CAPTURE_VAL=0;
TIM4CH3_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM4->CNT=0; //计数器清空
TIM4->CCER|=1<<9; //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
/***************************************************************************************
****************************************************************************************/
if((TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(tsr&0X01)//溢出
{
if(TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM4CH4_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM4CH4_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM4CH4_CAPTURE_STA++;
}
}
if(tsr&0x08)//捕获1发生捕获事件
{
if(TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM4CH4_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM4CH4_CAPTURE_VAL=TIM2->CCR3; //获取当前的捕获值.
TIM4->CCER&=~(1<<13); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM4CH4_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM4CH4_CAPTURE_STA=0;
TIM4CH4_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM4->CNT=0; //计数器清空
TIM4->CCER|=1<<13; //CC4P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM4->SR&=~(1<<0);//清除中断标志
}
/**************************************************************************
函数功能：超声波接收回波函数
入口参数：无
返回 值：有
**************************************************************************/
u32 DisT4C1,DisT4C2,DisT4C3,DisT4C4; //超声测距
u8 ReadT4C1_Distane(void)
{
PCout(4)=1;
delay_us(10);
PCout(4)=0;
if(TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
DisT4C1=TIM4CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
DisT4C1*=65536; //溢出时间总和
DisT4C1+=TIM4CH1_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间us
DisT4C1=DisT4C1/58.0;
printf("DIST4C1:%d\n",DisT4C1);
TIM4CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
return DisT4C1;
}
u8 ReadT4C2_Distane(void)
{
PCout(5)=1;
delay_us(20);
PCout(5)=0;
if(TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
DisT4C2=TIM4CH2_CAPTURE_STA&0X3F;
DisT4C2*=65536; //溢出时间总和
DisT4C2+=TIM4CH2_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
DisT4C2=DisT4C2/58.0;
printf("DIST4C2:%d\n",DisT4C2);
TIM4CH2_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
return DisT4C2;
}
u8 ReadT4C3_Distane(void)
{
PCout(6)=1;
delay_us(20);
PCout(6)=0;
if(TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
DisT4C3=TIM4CH3_CAPTURE_STA&0X3F;
DisT4C3*=65536; //溢出时间总和
DisT4C3+=TIM4CH3_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
DisT4C3=DisT4C3/58.0;
printf("DIST4C3:%d\n",DisT4C3);
TIM4CH3_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
return DisT4C3;
}
u8 ReadT4C4_Distane(void)
{
PCout(7)=1;
delay_us(20);
PCout(7)=0;
if(TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
{
DisT4C4=TIM4CH4_CAPTURE_STA&0X3F;
DisT4C4*=65536; //溢出时间总和
DisT4C4+=TIM4CH4_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
DisT4C4=DisT4C4/58.0;
printf("DIST4C4:%d\n",DisT4C4);
TIM4CH4_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
return DisT4C4;
}
以上仅是输入捕获初始化函数，定时器中断服务函数和距离求解函数，实测可以行得通。大家可以根据自己需求，自行添加或修改代码应用到实际工程。希望本教程对大家有所帮助，写得不好或者有误的地方，欢迎大家指正批评，谢谢大家！！！！