顾名思义,输入捕获就是对输入的信号进行捕获,可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。STM32 的定时器,除了 TIM6 和 TIM7,其他定时器都有输入捕获功能。STM32 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。
之前讲过定时器的配置,这里就不再讲了,这里就说一些关于输入捕获的寄存器,首先是看捕获/比较模式寄存器 (TIMx_CCMR1):
TIMx_CCMR1配置的是通道一和通道二,高8位是通道二,低8位是通道一,那通道三和通道四怎么配置啊?其实还有一个TIMx_CCMR2寄存器,这个是用来配置通道三和通道四的。我这里以TIM5通道一为例(为什么要以这个为例子?因为我是学习原子哥的)。
接着是看捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER),我们要用到这个寄存器的最低 2 位,CC1E 和 CC1P 位。
所以,要使能输入捕获,必须设置 CC1E=0,而 CC1P 则根据自己的需要来配置。
接下来是 DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER),这里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),这里只用到了它的最低位,也就是用来使能定时器的。
最后是捕获/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。
以上寄存器的配置均以通道1为例,具体的配置看参考书册。
这里用TIM5的CH1来捕获PA0高电平持续时间。
首先是开启时钟:
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能 TIM5 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟
TIM5和PA0的时钟都要开启。接下来是TIM5的基础配置:
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 Tim5
配置了TIM5的基础配置后就要配置TIM5有关通道一输入捕获的参数了。
TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
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);
配置以上的参数后也不能忘了初始化 NVIC 中断优先级分组
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM3 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 NVIC
最后打开输入捕获中断和TIM5就可以啦。
TIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断捕获中断
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器 5
这里就已经配置好了TIM5通道一的输入捕获了。
接着就是对捕获信号的处理了:
u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA = 0; //输入捕获状态
u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值
void TIM5_IRQHandler(void)
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //已经捕获到高电平了
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获了一次
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}
else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET) //捕获 1 发生捕获事件
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //设置为上升沿捕获
}
else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM_SetCounter(TIM5,0);
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}
这里的TIM5CH1_CAPTURE_STA虽然是个uchar类型的变量,但这里可以当作一个8位的寄存器:
TIM5CH1_CAPTURE_STA[5:0]:溢出次数统计。
TIM5CH1_CAPTURE_STA[6]:捕获到电平的标志位。
TIM5CH1_CAPTURE_STA[7]:捕获完成的标志位。
我来讲解一下我对这个捕获中断函数理解:这个代码要从下往上来看,首先我们在之前的配置中已经将TIM5配置成了上升沿捕获,当上升沿到来时TIM5的TIM_IT_CC1位就会被置一,这时我们将上面的全局变量给清空,然后让TIM5从0开始计数,TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40标志我们已经捕获到了上升沿,然后我们将TIM5设置为下降沿触发TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling)。当下降沿来的时候读取TIM5计数的值就能得到高电平的持续时间了。但这会出现一种情况,因为我们TIM5是一个16位的定时器,当计数值计数到0XFFFF时,他就会溢出。这就会导致读取到的计数值会比实际的值要小,那怎么办呢?这里运用了TIM5CH1_CAPTURE_STA[5:0]来统计溢出的次数。每溢出一次他就会加一,到时候要计算计数值时就将这个溢出的次数乘以溢出值再加上TIM5CH1_CAPTURE_VAL的值就能得到实际的计数值了,由于TIM5CH1_CAPTURE_STA的位数有限,所以当高电平过长,超过了TIM5CH1_CAPTURE_STA允许溢出的次数的时候他就会直接将bit7置一,退出这个捕获过程。所以过长的高电平无法准确计算他持续的实际时间。如果把TIM5CH1_CAPTURE_STA扩充的话会不会就能够提高它捕获高电平持续的时间了呢?emmmmm,我也没有试过,感兴趣的朋友可以试一试,其实提高定时器的预分频系数也可以提高这个持续的时间。好了输入捕获的讲解就到这里了。谢谢大家的观看。下面是完整的代码:
TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能TIM5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
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉
//初始化定时器5 TIM5
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:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM5输入捕获参数
TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 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);
//中断分组初始化
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM3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); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5
}
u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
//定时器5中断服务程序
void TIM5_IRQHandler(void)
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,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
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM_SetCounter(TIM5,0);
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}