STM32F103ZET6通用定时器的输入捕获

1、通用定时器输入捕获功能简介

  通用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。

  STM32的每个通用定时器都有4个输入捕获的通道,分别是TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3、TIMx_CH4。

  STM32通过检测通道上的边沿信号,在边沿信号发生变化时(上升沿或下降沿变化),将当前定时器计数器的值(寄存器TIMx_CNT的值)存放到对应通道的捕获/比较寄存器TIMx_CCRx里面,通过记录两次边沿信号的时间,来计算脉冲宽度或频率。

2、通用定时器输入捕获详解  

  通用定时器框图如下:

STM32F103ZET6通用定时器的输入捕获_第1张图片

  图中红色框部分就是通用定时器的输入捕获功能。

  TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3、TIMx_CH4分别对应通用定时器的4个输入捕获通道。

  从通用定时器框图可以看到每路输入捕获通道的结构都是差不多的。

  以CH1为例,通用定时器通过TIMx_CH1脚位产生信号TI1,TI1经过滤波器后,将信号传输给边沿检测器,边沿检测器检测到准确的边沿信号之后,产生TI1FP1和TI1FP2信号(这两个信号其实是一样的,只是输出的路径不一样),TI1FP1信号提供给IC1,IC1经过预分频器之后,产生捕获信号,这时候定时器计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存器中,而且TIMx_SR状态寄存器的CC1IF标志位被置1,如果使能了通道1输入捕获的中断功能,就会产生中断。

  在红色的框图中,TI1的输入可以选择TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3这3个通道的异或,这个功能好像是高级定时器的霍尔传感器功能,这里不用管,用作输入捕获功能的时候T1就默认选择TIMx_CH1输入就好。

  输入滤波器:

  输入捕获通道通过设置TIMx_CCMRx捕获/比较模式寄存器的ICxF[3:0]位来配置滤波器。

  这里需要注意的是,输入捕获有4个通道,而捕获/比较模式寄存器只有两个,分别是TIMx_CCMR1和TIMx_CCMR2,通道1由TIMx_CCMR1的低8位配置;通道2由TIMx_CCMR1的高8位配置;通道3由TIMx_CCMR2的低8位配置;通道4由TIMx_CCMR2的高8位配置。

  还要注意的是,捕获/比较模式寄存器在不同状态下时,配置的功能是不一样,如果通道被配置成输出,那么捕获/比较模式寄存器是用来配置输出功能;如果通道被配置成输入,则捕获/比较模式寄存器是用来配置输入功能。捕获/比较模式寄存器TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位用来配置通道是输出还是输入。当CCxS[1:0] = 00时,通道被配置为输出。当CCxS[1:0] != 0时,通道被配置为输入。  

  下图是通道1的IC1F[3:0]位的寄存器说明图:

STM32F103ZET6通用定时器的输入捕获_第2张图片

  图中的FCK_INT是定时器的输入频率,一般是MCU的主频(要看具体的设置)。而FDTS是根据TIMx_CR1控制寄存器的bit9~bit8位CKD[1:0]的值来确定:

  当CKD = 00时,FDTS = FCK_INT。

  当CKD = 00时,FDTS = 2*FCK_INT。

  当CKD = 00时,FDTS = 4*FCK_INT。

  图中的N是指滤波长度,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8次通道1的电平,如果都是高电平,则说明这是一个有效的触发信号。

  滤波器可以滤除哪些脉宽低于一定时间的脉冲信号,从而达到滤波的效果,当然也可以选择不滤波。

  边沿检测器:

  边沿检测器可以检测信号是上升沿还是下降沿,只有跟设定的边沿对得上的信号才能触发输入捕获功能。

  边沿检测器可以设定为上升沿触发或是下降沿触发,这是通过捕获/比较使能寄存器TIMx_CCER的CCxP位来选择的。

  同样CCxP的位在通道位输入和输出是具有不同的配置功能。当通道设为输入时,CCxP用来设置边沿检测器。

  当CCxP = 0是,输入捕获是在上升沿的时候触发。

  当CCxP = 1时,输入捕获是在下降沿的时候触发。

  TIxFPx信号:

  从通用定时器框图中可以看到,信号在经过输入滤波器和边沿检测器之后,每个通道都会产生2个信号:

  通道1:TI1FP1和TI1FP2。

  通道2:TI2FP1和TI2FP2

  通道3:TI3FP1和TI3FP2

  通道4:TI4FP1和TI4FP2

  其实TIxFP1和TIxFP2的信号是同一个,但是他们输出的方向不一样,所以用不同的名称来区分,从图中可以看出:

  TI1FP1作为输入源提供给IC1,而TI1FP2作为输入源提供给IC2。

  TI2FP1作为输入源提供给IC2,而TI2FP2作为输入源提供给IC1。

  TI3FP1作为输入源提供给IC3,而TI3FP2作为输入源提供给IC4。

  TI4FP1作为输入源提供给IC4,而TI4FP2作为输入源提供给IC3。 

  也就是说TIMx_CH1和TIMx_CH2的输入信号是可以交互到IC1和IC2的;TIMx_CH3和TIMx_CH4的输入信号也可以交互到IC3和IC4。

  具体ICx的输入源的选择是通过捕获/比较寄存器TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位决定的,比如IC1的输入源的选择:

  当CC1S[1:0] = 00时,通道1被配置为输出。

  当CC1S[1:0] = 01时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TI1FP1。

  当CC1S[1:0] = 10时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TI2FP2。

  当CC1S[1:0] = 11时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TRC。

  其它通道的配置也是类似的,可以参照着查看参考手册。

  预分频器:

  输入捕获的预分频器是通过TIMx_CCMRx的ICxPSC[1:0]位配置的。

  当ICxPSC[1:0] = 00时,无预分频,捕获输入口上检测到的灭一个边沿都触发一次捕获。

  当ICxPSC[1:0] = 01时,捕获输入口上检测到2个边沿才触发一次捕获。

  当ICxPSC[1:0] = 10时,捕获输入口上检测到4个边沿才触发一次捕获。

  当ICxPSC[1:0] = 11时,捕获输入口上检测到8个边沿才触发一次捕获。

  捕获输入中断:

   当输入捕获成功之后,计数器的值(TIMx_CNT)被传送到TIMx_CCRx寄存器,并且状态寄存器TIMx_SR的相应通道位CCxIF标志被置位,如果相应的中断使能控制位被置位,则会产生中断。

  当CCxIF标志位被置位时,如果不清楚CCxIF标志位,则再次捕获成功之后,会将状态寄存器TIMx_SR的相应通道位CCxOF置位,指示通道重复捕获。

3、通用定时器输入捕获的配置流程 

  首先需要先打开定时器和通道IO口的时钟。将通道IO口配置成复用输入,具体是配置成上拉输入或下拉输入还是悬空,根据具体需求来设定。

  设置定时器的计数频率,当产生捕获时,用来计时,需要注意定时器溢出的问题,当定时器溢出之后,会清除定时器计数器的值(向上计数)或重新赋值初值(向下计数),在计算捕获时间的时候,如果有溢出,需要加上溢出的时间。

  通过捕获/比较模式寄存器TIMx_CCMRx配置通道为输入模式,配置映射关系(即选择ICx的输入源),配置滤波器,配置输入捕获的预分频器。

  通过捕获/比较使能寄存器TIMx_CCER来选择输入捕获的边沿信号,是上升沿触发还是下降沿触发。在使用输入捕获功能之前,必须先使能,而输入捕获的使能是通过置位捕获/比较使能寄存器TIMx_CCER的相应位来实现的。

  通过DMA/中断使能寄存器TIMx_DIER使能相应的中断。

  最后通过控制寄存器TIMX_CR1使能定时器,让定时器开始计数。

4、HAL库操作通用定时器的输入捕获功能

  以配置TIM3的通道1为例,TIM3的通道1对应的脚位是PA6,初始化代码如下:

 1 TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler_Init;
 2 TIM_IC_InitTypeDef CAPTURE_Handler_Init;
 3 
 4 void CAPTURE_Init(void)
 5 {
 6     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 7 
 8     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
 9     __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
10     
11     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
12     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;
13     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
14     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
15     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  
16 
17     TIM3_Handler_Init.Instance = TIM3;
18     TIM3_Handler_Init.Init.Prescaler = 72-1;   //分频为1MHZ
19     TIM3_Handler_Init.Init.Period = 50000;     //定时50ms
20     TIM3_Handler_Init.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
21     HAL_TIM_Base_Init(&TIM3_Handler_Init);
22        
23     CAPTURE_Handler_Init.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
24     CAPTURE_Handler_Init.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
25     CAPTURE_Handler_Init.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
26     CAPTURE_Handler_Init.ICFilter = 0;
27     HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM3_Handler_Init,&CAPTURE_Handler_Init,TIM_CHANNEL_1);
28     
29     HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM3_Handler_Init,TIM_CHANNEL_1);
30 
31     HAL_TIM_IC_Start(&TIM3_Handler_Init,TIM_CHANNEL_1);
32 
33     HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,2,1);
34    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);   
35 }

   第1、2行是定义TIM3和输入捕获的句柄变量。

  第6到第15行是打开TIM3和IO口的时钟,并且配置IO口的状态。

  第17到第21行是配置TIM3的计数时钟(多少时间计数器计数一次)、计数周期(多久溢出)和计数方式(向上或向下或中央对齐模式)。

  第23行是选择边沿触发信号,这里选上升沿触发。

  第24行是选择输入捕获分频器的系数,这里选择1分频,也就是不分频。

  第25行是选择通道的映射,即选择ICx的输入源,这里选择TI1作为IC1的输入源。

  第26行是选择输入捕获的滤波器,这里选择不滤波。

  第27行是通过HAL_TIM_IC_ConfigChannel()函数初始化相应的输入捕获通道。

  第29行是通过HAL_TIM_IC_Start_IT()函数使能输入捕获的中断功能,如果不使能则无法进入中断。

  第31行是通过HAL_TIM_IC_Start()函数使能输入捕获功能,这样输入捕获的功能才会被打开,这个函数还是能了通用定时器,让通用定时器开始工作。

  

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

转载于:https://www.cnblogs.com/h1019384803/p/11297118.html

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