TIM高级定时器（1）输入捕获、测脉宽
一、定时器基础
通用定时器（定时、输出比较、输入捕获）
高级定时器（定时、输出比较、输入捕获、互补输出）
STM32S103RBT6的开发板有一个高级定时器TIM1；3个通用定时器TIM2/3/4
输出比较（输出PWM）、
输入捕获（测量脉冲宽度，PWM输入（只能由通道1/2捕获））
互补输出：（即脉冲反向输出，1和0互补）
二、高级定时器
1. 高级定时器简介
TIM1是高级定时器，和其他的不同的是：
- 可以向上/向下/两边 （三种方式）计数，有一个重复计数器
- 有==4个GPIO（PA8PA11）==，其中，通道1 3有互补输出(PB13~PB15)（基本定时器无JPIO）
- 挂载在APB2上，时钟来自PCLK2，72MHz
2. 高级定时器时钟4种获取方式：
-
通道CH1/2/3/4（GPIO引脚接入时钟源）的外部时钟源模式1
-
ETR的外部时钟源模式2（只要高级/通用定时器有这个引脚）
TIM1——PA12，TIM2——PA0，TIM3——PB1，TIM4——PB9，
ETR引脚专门用于外部时钟源模式2的时钟源输入
-
内部触发输入（一个TIM高级定时器的预分频器为另一个通用定时器提供时钟，很少使用）
-
内部时钟（APB2的PCLK2）
三、输入捕获
1. 输入捕获的过程
输入通道——>输入滤波和边沿检测——>捕获通道——>预分频器——>捕获寄存器
2. 输入捕获可以干什么？
测量脉冲宽度、测量PWM信号频率和占空比
测量脉冲宽度，四个输入通道都可以使用，只使用一个捕获通道即可
PWM输入捕获只能使用CH1和CH2俩个通道。其中，每个通道会被俩个捕获通道捕获，如TI1FP1捕获周期，TI2FP2捕获占空比
3. 输入捕获原理：
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，常用的有测量输入信号的脉宽和测量PWM输入信号的频率和占空比这两种。
输入捕获的大概的原理就是，当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器CNT的值锁存到捕获寄存器CCR中，把前后两次捕获到的CCR寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。
4. 输入通道
TIM1是高级定时器。有4个通道CH1-4，对应引脚PA8-11；3个互补通道CH1-3N，对应引脚PB13-15；以及外部数据ETR和外部控制信号BKIN，对应引脚PA12和PB12。
5. 捕获通道
捕获通道就是图中的IC1/2/3/4，每个捕获通道都有相对应的捕获寄存器CCR1/2/3/4,当发生捕获的时候，计数器CNT的值就会被锁存到捕获寄存器中。
输入通道是用来输入信号的，捕获通道是用来捕获输入信号的通道，一个输入通道的信号可以同时输入给两个捕获通道。比如输入通道TI1的信号经过滤波边沿检测器之后的TIFP1和TIFP2可以进入到捕获通道IC1l和IC2，其实这就是我们后面要讲的PWM输入捕获，只有一路输入信号(TI1）却占用了两个捕获通道（IC1和IC2）。当只需要测量输入信号的脉宽时候，用一个捕获通道即可。
6.预分频器
预分频器决定每多少个周期的PWM（脉冲）进行一次捕获，如果每个边沿都进行捕获，则不需要进行分频
四、输入捕获使用的结构体测量脉冲宽度
时基初始化结构体
typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler; //分频因子 72-1 即频率为1MHz，即1us
uint16_t TIM_CounterMode; //计数模式（基本定时器只能向上） 向上/向下（基本定时器可以不配置）
uint16_t TIM_Period; //自动重装载值 1000-1 计数1000次，即1ms，然后才会触发更新中断
uint16_t TIM_ClockDivision; //外部输入时钟分频因子（基本定时器没有），只有使用死区时间时才使用
uint8_t TIM_RepetitionCounter; //重复计数器（高级定时器专属） 100，则每次重装载不触发中断，重装载100次以后才触发中断，即100ms
} TIM_TimeBaseInitTypeDef; //时基初始化结构体
输入捕获结构体
typedef struct
{
uint16_t TIM_Channel; //输入捕获的通道
uint16_t TIM_ICPolarity; //捕获的边沿（上升沿/下降沿）
//上升沿 TIM_ICPolarity_Rising 下降沿 TIM_ICPolarity_Falling 双边沿 TIM_ICPolarity_BothEdge
uint16_t TIM_ICSelection; //输入通道和捕获通道的映射（直连/非直连 ）
//直连 TIM_ICSelection_DirectTI 非直连 TIM_ICSelection_IndirectTI
//如 TI1FP1属于直连，TI1FP2属于非直连
uint16_t TIM_ICPrescaler; //分频
uint16_t TIM_ICFilter; //是否需要滤波 0表示不滤波，其余数字表示每几个边沿脉冲捕获一次，其余被滤波
} TIM_ICInitTypeDef;//输入捕获结构体
其他函数
uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);//获取通道1捕获寄存器的值
void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);//设置输入通道1的分频系数
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);//设置通道1 捕获寄存器的比较值，即占空比
void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);//设置计数器的值
TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);//计数模式（上升/下降）配置
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);//初始化TIM捕获通道
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);//捕获通道1 的 捕获边沿配置
五、测量高电平脉冲宽度
以通用定时器TIM3为例
要点
- 在中断服务函数中需要修改捕获的边沿（上升/下降）
- 需要判断中断是捕获中断还是更新中断（CNT计数器计数达到65535，产生更新中断）
void TIM3_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM3_ICInitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能 TIM3 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟
//初始化 GPIOA.6
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //PA6设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //PA6 输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.6
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA6 下拉
//初始化 TIM3 参数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
//设定计数器自动重装值，即计数器CNT最大计数值，一般配置为0xFFFF，即65535；或者配置为1000，表示1ms触发一次更新中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器，一般配置为71，表示每计数一次，时间过了1us
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // TDTS = Tck_tim，72MHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化TIM
//初始化TIM3 输入捕获通道1
TIM3_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端IC1
TIM3_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM3_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //直连，映射到 TI1 上
TIM3_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //不分频
TIM3_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM3, &TIM3_ICInitStructure); //初始化TIM3
//初始化NVIC 中断优先级分组
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //主优先级 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
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
TIM_ITConfig( TIM3,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许 更新中断、 捕获中断
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE ); //使能定时器3
}
//定时器输入捕获中断标志结构体
typedef struct
{
u8 Capture_FinishFlag; //捕获结束标志位
u8 Capture_StartFlag; //捕获开始标志位
u16 Capture_Value; //捕获寄存器的值
u16 Period_Flag //重装载寄存器更新标志位,表示产生了多少次更新中断
}TIM_MyFlagTypeDef;
TIM_MyFlagTypeDef TIM_MyFlagStructure={0,0,0,0};
//定时器3 中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)
{
//更新中断检测，被捕获信号的周期大于定时器最长定时时
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update)!=ReSET)
{
TIM_MyFlagStructure.Period_Flag++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
}
//捕获中断检测
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1)!=RESET)
{
//捕获上升沿中断
if(TIM_MyFlagStructure.Capture_StartFlag==0)//第一次捕获
{
TIM_SetCounter(TIM3,0);//计数器请0
TIM_MyFlagStructure.Period_Flag=0;//重装载寄存器清0
TIM_MyFlagStructure.Capture_Value=0;//捕获值清0
TIM_OC1PolarityConfig(TIM3,TIM_ICPolarity_Falling);//改变通道1捕获的边沿
TIM_MyFlagStructure.Capture_StartFlag=1;//开始捕获，标志位置1
}
//下降沿捕获（因为第一次捕获时改变了捕获的边沿，因此第二次捕获的是下降沿）
else //第二次捕获，即一个高电平脉宽
{
TIM_MyFlagStructure.Capture_Value=TIM_GetCapture1(TIM3);//获取通道1 捕获寄存器的值
TIM_OC1PolarityConfig(TIM3,TIM_ICPolarity_Rising);//重新捕获上升沿
TIM_MyFlagStructure.Capture_StartFlag=0;//可以再次进行下一次捕获
TIM_MyFlagStructure.Period_Flag=0; //更新标志清0
TIM_MyFlagStructure.Capture_FinishFlag=1;//第一次捕获结束
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);
}
}
//mian函数主要内容
u32 time;
u32 TIM_PscCLK=SYSCLK_FREQ_72MHz/72;
TIM3_Init(65535,71);
while(1)
{
if(TIM_MyFlagStructure.Capture_FinishFlag==1)//捕获了一个周期了
{
time=TIM_MyFlagStructure.Period_Flag*65535+(TIM_MyFlagStructure.Capture_Value+1);//计算高电平时间的计数器值
printf(高电平脉宽时间未：%d.%d s\n,time/TIM_PscCLK,time%TIM_PscCLK);
TIM_MyFlagStructure.Capture_FinishFlag=0;
}
}