【STM32】标准库与HAL库对照学习教程十--输入捕获实验
一、前言二、准备工作三、输入捕获介绍1、简介2、原理 四、输入捕获结构1、通道映射表2、结构图 五、输入捕获寄存器位（1）ICF[3:0]（2）CC1S[1:0]（3）ICPS[1:0]（4）CC1P（5）CC1E 六、硬件电路七、标准库配置输入捕获1、配置步骤2、配置工程3、实验程序4、实验效果 八、HAL库配置输入捕获1、使用cubemx生成工程2、相关函数3、实验程序4、实验效果一、前言
二、准备工作
STM32F103开发板（我用的是普中的STM32F103ZE开发板）cubemx软件、keil 5（MDK）开发板原理图有关于定时器不了解的可以看这篇文章：【STM32】标准库与HAL库对照学习教程七–定时器中断
三、输入捕获介绍
1、简介
在定时器章节我们了解到通用定时器具有多种功能，输入捕获就是其中一种。
STM32F1除了基本定时器TIM6和TIM7，其他定时器都具有输入捕获功能。
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，通常用于测量输入信号的脉宽、测量 PWM 输入信号的频率及占空比。
与输出比较一样，每个定时器的输入捕获有4个通道，分别映射到四个引脚上。
2、原理
在输入捕获模式下，捕获中断与定时器中断是打开的。
①输入捕获初始化。②检测到边沿电平变化，触发捕获中断，在中断函数里，清空计算器TIMx_CNT的值。③计算期间，可能会达到重装载值ARR触发定时器中断，在中断函数里，记录定时器计算溢出的次数为N。④再次检测到边沿电平变化，触发中断，在中断函数里，得到计算器TIMx_CNT的值，记录到一个变量里（CCR）。⑤高电平持续时间=（CCR+N*ARR）*计算周期 。.，ARR为定时器重装载值。
在拿一个对比图形
四、输入捕获结构
1、通道映射表
图片来源于STM32F1xx中文参考手册 116页
2、结构图
①
可以看到，捕获与比较的通道是相同的，所以在捕获与比较只能用一种，并且在图中可以看出通道1与通道2的捕获是可以互通的。
②
五、输入捕获寄存器位
由上面的图2，可以知道，控制输入捕获的比较重要的几个位，分别是来自TIMx_CCMR1寄存器的ICF[3:0]、CC1S[1:0]、ICPS[1:0]位与TIMx_CCER寄存器的CC1P、CC1E位。
（1）ICF[3:0]
数字滤波器由一个事件计数器组成，假设我们是检测高电平，滤波N次，当连续N次采样检测，如果都是高电平，则说明这是一个有效的电平信号，这样便可以过滤掉那些因为某些而干扰产生的一些信号 。
输入捕获滤波器IC1F[3:0]，这个用于设置采样频率和数字滤波器长度
（2）CC1S[1:0]
因为通道1与通道2是可以互通的，所以要使用这个位选择映射位置。
（3）ICPS[1:0]
捕获预分频器，表示遇到N个边沿时捕获一次。
（4）CC1P
配置通道是输入捕获还是输出比较。
（5）CC1E
捕获使能位。
图片来源于STM32F1xx中文参考手册 282页
六、硬件电路
本篇使用输入捕获检测按键引脚高电平的持续时间。
按键电路请参考自己开发板的原理图。
七、标准库配置输入捕获
1、配置步骤
（1）使能定时器及端口时钟，并设置引脚复用器映射和引脚模式等（2）初始化定时器参数,包含自动重装值，分频系数，计数方式等（3）设置通用定时器的输入捕获参数，开启输入捕获功能（4）开启捕获和定时器溢出（更新）中断（5）设置定时器中断优先级，使能定时器中断通道（6）编写定时器中断服务函数（7）使能定时器2、配置工程
标准库
（1）复制上一章的工程，并重命名为10、输入捕获实验。
（2）进入工程文件，进入APP文件，新建Input用来存放与输入捕获相关的文件。
（3）打开工程，新建文件，并命名为input.h与input.c。
①
②
（4）添加文件到目录，并添加头文件路径。
①
②
3、实验程序
input.h
#ifndef INPUT_H_#define INPUT_H_#include "stm32f10x.h"extern volatile u16 TIM_Exceed; //定时器计数溢出次数extern volatile u8 TIM_IC_Edge; //边沿检测计数extern volatile u16 TIM_IC_VAL; //存放计数器CNT的值void TIM5_CH1_Input_Init(u16 Psc,u16 Per);#endif
input.c
#include "input.h"volatile u16 TIM_Exceed = 0; //定时器计数溢出次数volatile u8 TIM_IC_Edge = 0; //边沿检测计数volatile u16 TIM_IC_VAL = 0; //存放计数器CNT的值/**************************************************函数名： TIM5_CH1_Input_Init*函数功能：定时器5通道1输入捕获初始化函数*输入： Psc：定时器分频，Per：自动重装载值*返回值： 无**************************************************/void TIM5_CH1_Input_Init(u16 Psc,u16 Per){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能引脚时钟//引脚配置GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); ///初始化引脚//定时器配置TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = Psc; //时钟分频TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = Per; //重装载数TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //系统1分频TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseInitStruct); //初始化时钟//捕获通道设置TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择通道1TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //预分频器的值设置为1TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //设置极性为上升沿捕获TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0; //不进行滤波TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //选择直接映射到TI1TIM_ICInit(TIM5, &TIM_ICInitStruct); //输入捕获初始化TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE); //开启捕获中断与定时器中断NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //定时器中断通道NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占式优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //响应式优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断通道使能NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); //中断通道初始化TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //定时器5使能}/**************************************************函数名：TIM5_IRQHandler*函数功能： 定时器5的中断函数*输入： 无*返回值：无**************************************************/void TIM5_IRQHandler(){if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)) //计数器溢出产生的中断{if(TIM_IC_Edge == 1) //高电平状态{TIM_Exceed++; //定时器计数溢出次数加1}}if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1)) //捕获中断{if(TIM_IC_Edge == 0) //捕获的上升沿{TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //定时器5失能TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_OCPolarity_Low); //设置极性为下升沿捕获TIM_Exceed = 0; //定时器计数溢出次数清零TIM_SetCounter(TIM5, 0); //定时器5的CNT清零TIM_IC_Edge++; //下个状态为下降沿捕获TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //定时器5使能}else //捕获的是下降沿{TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //定时器5失能TIM_IC_VAL = TIM_GetCapture1(TIM5); //获取定时器5的计数值TIM_OC1PolarityConfig(TIM5, TIM_OCPolarity_High); //设置极性为上升沿捕获TIM_IC_Edge++; //下个状态到主函数}}TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1); //清空标志位}
main.c
#include "LED.h"#include "Delay.h"#include "System.h"#include "input.h"#include "usart.h"#include "stdio.h"/**************************************************函数名： main*函数功能： 主函数*输入：无 *返回值： 无**************************************************/int main(){u32 time;SysTick_Init(72);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //抢占式优先级与响应式优先级的分组LED_Init();USART1_Init(9600);TIM5_CH1_Input_Init(71,0xffff); //计一个数1uswhile(1){if(TIM_IC_Edge == 2){time = TIM_IC_VAL+TIM_Exceed*0xffff; //得到总计数值printf("高电平持续时间是 %d ms\r\n",time/1000); //打印高电平持续时间TIM_IC_Edge = 0; //边沿捕获值清零TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //重新使能定时器}}}
4、实验效果
八、HAL库配置输入捕获
1、使用cubemx生成工程
(1)打开cubemx，新建工程，选择自己的芯片。
(2)配置RCC，选择外部高速时钟。
(3)配置时钟树。
(4)配置捕获通道。
①
②
上升沿捕获直接映射到引脚不分频0次滤波
③打开中断
④设置引脚为下拉
(5)配置串口。
（6）工程文件配置并生成工程
①
②
2、相关函数
HAL_TIM_ReadCapturedValue() ; 获取捕获通道计数器的函数HAL_TIM_IC_Start（）；开启输入捕获通道HAL_TIM_IC_Stop（）；关闭输入捕获通道HAL_TIM_IC_Start_IT（）；开启输入捕获通道与中断HAL_TIM_IC_Stop_IT（）；关闭输入捕获通道与中断__HAL_TIM_SET_COUNTER(HANDLE,COUNTER)设置计数器CNT的值，（HANDLE：时钟，COUNTER：设置的值）TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE,CHANNEL)；清除通道极性TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE,CHANNEL,POLARITY)；设置通道极性__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(HANDLE,CHANNEL,POLARITY)；清除通道极性，并设置通道极性HAL_TIM_PeriodElapsedCallback() ；定时器中断回调函数HAL_TIM_IC_CaptureCallback();捕获中断回调函数Channel：
TIM_CHANNEL_1TIM_CHANNEL_2TIM_CHANNEL_3TIM_CHANNEL_4TIM_CHANNEL_ALL
极性：TIM_ICPOLARITY_RISING-上升沿TIM_ICPOLARITY_FALLING-下降沿TIM_ICPOLARITY_BOTHEDGE-上升下降沿
3、实验程序
①
#include<stdio.h>
②
int fputc(int ch, FILE *f){HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);return ch;}
uint8_t TIM5_CH1_Edge=0; //状态变化时，计数值uint32_t TIM5_CH1_VAL=0; //储存计数器的记录值uint32_t TIM5_CH1_OVER=0; //计数器溢出的个数uint32_t time; //高电平持续时间
③
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//打开定时器中断HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //打开输入捕获
if(TIM5_CH1_Edge == 2){TIM5_CH1_Edge = 0; //重新开始捕获time = TIM5_CH1_VAL + TIM5_CH1_OVER*0xffff;printf("高电平持续时间为 %d ms\r\n", time/1000);HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //打开输入捕获}
④
回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim == &htim5){if(TIM5_CH1_Edge == 1){TIM5_CH1_OVER++; //定时器溢出值增加}}}void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim == &htim5){if(TIM5_CH1_Edge == 0) //捕获到上升沿{TIM5_CH1_Edge++; //进入捕获下降沿状态TIM5_CH1_OVER = 0; //定时器溢出值清零__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING); //设置捕获极性为下降沿__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5,0); //设置定时器CNT计数器的值为0}else //捕获到下升沿{HAL_TIM_IC_Stop_IT(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //关闭定时器5TIM5_CH1_Edge++; //进入到主函数状态TIM5_CH1_VAL = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5,TIM_CHANNEL_1); //读取捕获通道的值__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim5,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING); //设置捕获极性为上降沿}}}
4、实验效果
到这里就结束啦！
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