STM32定时器输入捕获测量高电平时间

本篇内容要求读者对STM32通用定时器有一点理解，如有不解，请看 夜深人静学32系列15——通用定时器

输入捕获

• 输入捕获是STM32通用定时器的一种功能，可以捕获特定引脚的电平变化（上升沿/下降沿）
• 对于一个变化的信号。只需要测量上升沿与下降沿的时间间隔，即可计算出高电平的时间。

当上述时间间隔过长时，由于定时器计数范围有限，因此可能存在溢出的情况，这点需要注意。解决办法如下：

• 检测到第一个有效沿时清空定时器计数值，创建一个变量TIM5CH1_CAP_STA，在每次定时器溢出时，TIM5CH1_CAP_STA加1，检测到第二个有效沿时，读取定时器计数值，那么：
• 时间间隔 = TIM5CH1_CAP_STA*定时器计数值最大值+定时器当前计数值
  

测量高电平时间

CuebMX配置

其它部分设置，请参照往期内容，这里不做赘述，同时需开启定时器3的中断

代码部分

• main.c

extern uint8_t TIM5CH1_CAP_STA;
extern uint16_t TIM5CH1_CAP_VAL;

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  long long temp = 0;// 定义一个变量用以存储捕获到的时间 long long型是为了防止数据溢出
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_3);  // 一定要开启TIM5通道1的捕获中断
  __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);  // 一定要开启TIM5的更新中断
  printf("This is Timer3_Channel_Input_Capture test...\n");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
      HAL_Delay(500);
    if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X80)    // 完成一次高电平捕获
    {
      temp = TIM5CH1_CAP_STA & 0X3F;
      temp *= 65536;            // 溢出总时间
      temp += TIM5CH1_CAP_VAL;  // 总的高电平时间
      printf("High level duration:%lld us\r\n",temp);
      TIM5CH1_CAP_STA = 0;      // 准备下一次捕获
    }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

• tim.c

/* TIM5CH1_CAP_STA 各数据位说明
** bit7   捕获完成标志
** bit6   捕获到高电平标志
** bit5~0 捕获高电平后定时器溢出的次数*/
uint8_t TIM5CH1_CAP_STA = 0;                        // 输入捕获状态
uint16_t TIM5CH1_CAP_VAL;                           // 输入捕获值
// 中断服务函数里面会自动调用这个回调函数，这个是定时器更新中断处理的函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM3)                      // 判断定时器5是否发生中断
    {
        if((TIM5CH1_CAP_STA & 0X80) == 0)           // 还未成功捕获
        {
            if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X40)              // 已经捕获到高电平
            {       
                if((TIM5CH1_CAP_STA & 0X3F) == 0X3F)// 高电平时间太长了，做溢出处理
                {   
                    TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80;        // 标记为完成一次捕获
                    TIM5CH1_CAP_VAL = 0XFFFF;       // 计数器值
                }
                else
                {
                    TIM5CH1_CAP_STA++;              // 若没有溢出，就只让TIM5CH1_CAP_STA自加
                }                
            }   
        }
    }
}

// 定时器输入捕获中断处理回调函数，该函数在 HAL_TIM_IRQHandler(TIM_HandleTypeDef *htim) 中会被调用
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if((TIM5CH1_CAP_STA & 0X80) == 0)               // 还未成功捕获
    {
        if(TIM5CH1_CAP_STA & 0X40)                  // 捕获到一个下降沿
        {       
            TIM5CH1_CAP_STA |= 0X80;                // 标记成功捕获到一次高电平脉宽
            TIM5CH1_CAP_VAL = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_3); // 获取当前的计数器值
            TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim3, TIM_CHANNEL_3);                   // 清除原来的设置      
            TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim3,TIM_CHANNEL_3, TIM_ICPOLARITY_RISING);// 设置上升沿捕获
        }
        else
        {
            TIM5CH1_CAP_STA = 0;                    // 清空自定义的状态寄存器
            TIM5CH1_CAP_VAL = 0;                    // 清空捕获值
            TIM5CH1_CAP_STA |= 0X40;                // 标记捕获到上升沿
            __HAL_TIM_DISABLE(&htim3);              // 关闭定时器
            __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 0);       // 计数器值清零
            TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim3,TIM_CHANNEL_3);    // 一定要先清除原来的设置  ！！          
            TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim3,TIM_CHANNEL_3,TIM_ICPOLARITY_FALLING);   // 设置下降沿捕获
            __HAL_TIM_ENABLE(&htim3);               // 使能定时器        
        }   
    }
}

串口重定向部分代码，这里不做展示，往期内容中有…下面来讲一下代码流程

1. 系统正常运行，检测到第一个上升沿，进入HAL_TIM_IC_CaptureCallback（），执行以下代码

清除定时器计数值，设置下一次触发为下降沿触发。。。

2.等待下一次下降沿触发，期间定时器一直计数，过程中可能存在定时器溢出，溢出进入HAL_TIM_PeriodElapsedCallback（），执行以下代码

记录期间定时器溢出的次数。

3. 检测到第二个下降沿，进入HAL_TIM_IC_CaptureCallback（），执行以下代码

读取当前定时器计数值，标记捕获高电平持续时间完成

4. main函数里面计算持续时间，至此完成一次高电平持续时间检测