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基于正点原子STM32mini板的输入捕获实验的学习

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本章将讲述通用定时器作为输入捕获的实验，小白总结，如有错误，请大神指教。在本次实验中将用 TIM2 的通道 1（PA0）来做输入捕获，捕获 PA0 上高电平的脉宽（用 WK_UP 按键输入高电平），通过串口打印高电平脉宽时间。

目录

一、什么是输入捕获呢？

二、输入捕获实验的思路

三、程序代码

一、什么是输入捕获呢？

输入捕获可以用来测量脉宽(脉冲宽度：高电平的持续时间)，原理如下：

输入捕获测量高电平脉宽的原理：假定定时器工作在向上计数模式，图中 t1~t2 时间，就是我们需要测量的高电平时间。测量方法如下：首先设置定时器通道 x 为上升沿捕获（上升沿就是用来测量上升阶段的电压的），这样，t1 时刻，就会捕获到当前的 CNT 值，然后立即清零 CNT，并设置通道 x为下降沿捕获（下降沿就是用来测量下降阶段的电压的），这样到 t2 时刻，又会发生捕获事件，得到此时的 CNT 值，记为 CCRx2。这样，根据定时器的计数频率，我们就可以算出 t1~t2 的时间，从而得到高电平脉宽。

       在 t1~t2 之间，可能产生 N 次定时器溢出，这就要求我们对定时器溢出，做处理，防止高
电平太长，导致数据不准确。，CNT计数的次数等于：N*ARR+CCRx2N*。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。

二、输入捕获实验的思路

      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。

1.开启 TIM2 时钟，配置 PA0 为下拉输入。

要使用 TIM2，我们必须先开启 TIM2 的时钟。这里我们还要配置 PA0 为下拉输入（低电平），因为我们要捕获 TIM2_CH1 上面的高电平脉宽，而 TIM2_CH1 是连接在 PA0 上面的。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能 TIM2 时钟 
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟

2.初始化 TIM2，设置 TIM2 的 ARR 和 PSC。

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(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 Tim2

3.设置 TIM2 的输入比较参数，开启输入捕获。

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；//设置输入捕获的参数

库函数还提供了单独设置通道 1 捕获极性的函数为：

TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling)；

这里是上升沿捕获。

配置参数代码为：

TIM_ICInitTypeDef TIM2_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(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);

4.使能捕获和更新中断（设置 TIM2 的 DIER 寄存器）

 因为我们要捕获的是高电平信号的脉宽，所以，第一次捕获是上升沿，第二次捕获时下降沿，必须在捕获上升沿之后，设置捕获边沿为下降沿，同时，如果脉宽比较长，那么定时器就会溢出，对溢出必须做处理，否则结果就不准了。这两件事，我们都在中断里面做，所以必须开启捕获中断和更新中断。 
这里我们使用定时器的开中断函数 TIM_ITConfig 即可使能捕获和更新中断： 

TIM_ITConfig( TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断和捕获中断

 5.设置中断分组，编写中断服务函数

if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET){}//判断是否为更新中断 
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET){}//判断是否发生捕获事件 
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断和捕获标志位

6.使能定时器（设置 TIM2 的 CR1 寄存器）

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器 2

三、程序代码

工程文件如下：

 text.c文件：

#include "sys.h"
#include "usart.h"		
#include "delay.h"	
#include "led.h"   
#include "timer.h" 



extern u8  TIM2CH1_CAPTURE_STA;			    				
extern u16	TIM2CH1_CAPTURE_VAL;	
int main(void)
{			 
	u32 temp=0;  	
 	Stm32_Clock_Init(9);		
	uart_init(72,9600);	 		
	delay_init(72);	   	 			 
	LED_Init();		  			
 	TIM1_PWM_Init(899,0); 			
 	TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1);		
   	while(1)
	{
 		delay_ms(10);
		LED0_PWM_VAL++;
		if(LED0_PWM_VAL==300)LED0_PWM_VAL=0;	 		 
		if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)
		{
			temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
			temp*=65536;					
			temp+=TIM2CH1_CAPTURE_VAL;		
			printf("HIGH:%d us\r\n",temp);	
 			TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;			
 		}
	}
}

timer.c文件如下：

#include "timer.h"
#include "led.h"
	 
void TIM3_IRQHandler(void)
{ 		    		  			    
	if(TIM3->SR&0X0001)//Òç³öÖжÏ
	{
		LED1=!LED1;			    				   				     	    	
	}				   
	TIM3->SR&=~(1<<0);//Çå³ýÖжϱê־λ 	    
}

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	RCC->APB1ENR|=1<<1;	   
 	TIM3->ARR=arr;  	
	TIM3->PSC=psc;  	
	TIM3->DIER|=1<<0;   				
	TIM3->CR1|=0x01;    
  	MY_NVIC_Init(1,3,TIM3_IRQn,2);									 
}

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{		 					 

	RCC->APB2ENR|=1<<11; 	  
	GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;	
	GPIOA->CRH|=0X0000000B;	
	
	TIM1->ARR=arr;			 
	TIM1->PSC=psc;			
  
	TIM1->CCMR1|=7<<4;  	 
	TIM1->CCMR1|=1<<3; 	
 	TIM1->CCER|=1<<0;   	  
	TIM1->BDTR|=1<<15;   	   

	TIM1->CR1=0x0080;   	
	TIM1->CR1|=0x01;    											  
}  
//¶¨Ê±Æ÷2ͨµÀ1ÊäÈ벶»ñÅäÖÃ
//arr£º×Ô¶¯ÖØ×°Öµ
//psc£ºÊ±ÖÓÔ¤·ÖƵÊý
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{		 
	RCC->APB1ENR|=1<<0;   
	RCC->APB2ENR|=1<<2;    	
	 
	GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;	
	GPIOA->CRL|=0X00000008;	  
	GPIOA->ODR|=0<<0;		
	  
 	TIM2->ARR=arr;  		  
	TIM2->PSC=psc;  		

	TIM2->CCMR1|=1<<0;		
 	TIM2->CCMR1|=1<<4; 		
 	TIM2->CCMR1|=0<<10; 	

	TIM2->CCER|=0<<1; 		
	TIM2->CCER|=1<<0; 		

	TIM2->DIER|=1<<1;   	
    TIM2->DIER|=1<<0; 	
	TIM2->CR1|=0x01;    	
	MY_NVIC_Init(2,0,TIM2_IRQn,2);   
}


u8  TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;			    				
u16	TIM2CH1_CAPTURE_VAL;	
 
void TIM2_IRQHandler(void)
{ 		    
	u16 tsr;
	tsr=TIM2->SR;
 	if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)
	{
		if(tsr&0X01)
		{	    
			if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)
			{
				if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)
				{
					TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;
					TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
				}else TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
			}	 
		}
		if(tsr&0x02)//²¶»ñ1·¢Éú²¶»ñʼþ
		{	
			if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)		
			{	  			
				TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		
			    TIM2CH1_CAPTURE_VAL=TIM2->CCR1;	
	 			TIM2->CCER&=~(1<<1);			
			}else  								
			{ 
				TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
				TIM2CH1_CAPTURE_STA=0X40;		
				TIM2->CNT=0;					
				TIM2->CCER|=1<<1; 				 
			}		    
		}			     	    					   
 	}
	TIM2->SR=0;	    
}

usart.c文件如下：

#include "usart.h"	  

#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h"					  
#endif

	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//±ê×¼¿âÐèÒªµÄÖ§³Öº¯Êý                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 

}; 
 
FILE __stdout;       
   
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 

int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	while((USART1->SR&0X40)==0); 
	USART1->DR = (u8) ch;     
	return ch;
}
#endif 


#if EN_USART1_RX  
  	
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];    

u16 USART_RX_STA=0;    	  
  
void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 res;	
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		
	OSIntEnter();    
#endif
	if(USART1->SR&(1<<5))	
	{	 
		res=USART1->DR; 
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)
		{
			if(USART_RX_STA&0x4000)
			{
				if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;
				else USART_RX_STA|=0x8000;	
			}else 
			{	
				if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
				{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=res;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0; 
				}		 
			}
		}  		 									     
	}
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	
	OSIntExit();  											 
#endif
} 
#endif										 

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)
{  	 
	float temp;
	u16 mantissa;
	u16 fraction;	   
	temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);
	mantissa=temp;				 
	fraction=(temp-mantissa)*16; 	 
    mantissa<<=4;
	mantissa+=fraction; 
	RCC->APB2ENR|=1<<2;     
	RCC->APB2ENR|=1<<14;  
	GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;
	GPIOA->CRH|=0X000008B0;
	RCC->APB2RSTR|=1<<14;  
	RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);   	   
	//²¨ÌØÂÊÉèÖÃ
 	USART1->BRR=mantissa; 	 
	USART1->CR1|=0X200C; 
#if EN_USART1_RX		 
	//ʹÄܽÓÊÕÖÐ¶Ï 
	USART1->CR1|=1<<5;   	    	
	MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);
#endif
}

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