STM32F407通用定时器输入捕获

通用定时器输入捕获

通用定时器作为输入捕获的使用。我们用TIM5的通道1（PA0）来做输入捕获，捕获PA0上高电平的脉宽（用KEY_UP按键输入高电平），通过串口来打印高电平脉宽时间。

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。我们以测量脉宽为例，用一个简图来说明输入捕获的原理：

如图所示，就是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，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，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。如图所示，t1~t2之间，CNT计数的次数等于：N*ARR+CCRx2，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。

STM32F4的定时器，除了TIM6和TIM7，其他定时器都有输入捕获功能。STM32F4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。这里我们用TIM5_CH1来捕获高电平脉宽。

=================================================================================== 捕获/比较通道（例如：通道1 输入阶段）

=================================================================================== 接下来介绍我们需要用到的一些寄存器配置，需要用到的寄存器：TIMx_ARR、TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1 (这里的x=5)。 首先TIMx_ARR和TIMx_PSC，这两个寄存器用来设自动重装载值和TIMx的时钟分频。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 捕获/比较模式寄存器1：TIMx_CCMR1，这个寄存器在输入捕获的时候，非常有用：

TIMx捕获/比较模式寄存器1 (TIMx_CCMR1)

TIMx capture/compare mode register 1 偏移地址：0x18 复位值：0x0000

当在输入捕获模式下使用的时候，对应图的第二行描述，从图中可以看出，TIMx_CCMR1是针对2个通道的配置，低八位[7：0]用于捕获/比较通道1的控制，而高八位[15：8]则用于捕获/比较通道2的控制，因为TIMx还有CCMR2这个寄存器，所以可以知道CCMR2是用来控制通道3和通道4（详见《STM32F4xx中文参考手册》435页，15.4.8节）。这里我们用到的是TIM5的捕获/比较通道1，我们重点介绍TIMx_CCMR1的[7:0]位（其高8位配置类似），TIMx_CCMR1的[7:0]位详细描述见图所示：

位7:4 IC1F：输入捕获1滤波器(Input capture 1 filter)

此位域可定义TI1输入的采样频率和适用于TI1的数字滤波器带宽。数字滤波器由事件计数器组成，每N个事件才视为一个有效边沿：

0000：无滤波器，按fDTS频率进行采样 1000：fSAMPLING=fDTS/8，N=6??0001：fSAMPLING=fCK_INT，N=2 0010：fSAMPLING=fCK_INT，N=4 0011：fSAMPLING=fCK_INT，N=8 0100：fSAMPLING=fDTS/2，N=6 0101：fSAMPLING=fDTS/2，N=8 0110：fSAMPLING=fDTS/4，N=6 0111：fSAMPLING=fDTS/4，N=8

1001：fSAMPLING=fDTS/8，N=8??1010：fSAMPLING=fDTS/16，N=5??1011：fSAMPLING=fDTS/16，N=6??1100：fSAMPLING=fDTS/16，N=8??1101：fSAMPLING=fDTS/32，N=5??1110：fSAMPLING=fDTS/32，N=6??

1111：fSAMPLING=fDTS/32，N=8

注意：在当前硅版本中，当ICxF[3:0]= 1、2或3时，将用CK_INT代替公式中的fDTS。

输入捕获1滤波器IC1F[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。其中，fCK_INT是定时器的输入频率（TIMxCLK），一般为84Mhz/168Mhz（看该定时器在哪个总线上），而fDTS则是根据TIMx_CR1的CKD[1:0]的设置来确定的，如果CKD[1:0]设置为00，那么 fDTS=fCK_INT。N值就是滤波长度，举个简单的例子：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，连续采样到8次通道1的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断（如果开启了的话）。这样可以滤除那些高电平脉宽低于8个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。这里，我们不做滤波处理，所以设置IC1F[3:0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获。 位3:2 IC1PSC：输入捕获1预分频器(Input capture 1 prescaler) 此位域定义CC1输入(IC1)的预分频比。 只要CC1E=0（TIMx_CCER寄存器），预分频器便立即复位。 00：无预分频器，捕获输入上每检测到一个边沿便执行捕获 01：每发生2个事件便执行一次捕获 10：每发生4个事件便执行一次捕获 11：每发生8个事件便执行一次捕获 输入捕获1预分频器IC1PSC[1:0]，我们是1次边沿就触发1次捕获，所以选择00。 位1:0 CC1S：捕获/比较1选择(Capture/Compare 1 selection) 此位域定义通道方向（输入/输出）以及所使用的输入。 00：CC1通道配置为输出 01：CC1通道配置为输入，IC1映射到TI1上 10：CC1通道配置为输入，IC1映射到TI2上 11：CC1通道配置为输入，IC1映射到TRC上。此模式仅在通过TS位（TIMx_SMCR寄存器）选择内部触发输入时有效 注意：仅当通道关闭时（TIMx_CCER中的CC1E = 0），才可向CC1S位写入数据。 其中CC1S[1:0]，这两个位用于CCR1的通道配置，这里我们设置IC1S[1:0]=01，也就是配置IC1映射在TI1上。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TIMx捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)

TIMxcapture/compare enable register 偏移地址：0x20 复位值：0x0000

位1 CC1P：捕获/比较1输出极性(Capture/Compare 1 output Polarity)。 CC1通道配置为输出： 0：OC1高电平有效 1：OC1低电平有效 CC1 通道配置为输入：CC1NP/CC1P位可针对触发或捕 获操作选择TI1FP1和TI2FP1的极性。 00：非反相/上升沿触发 电路对TIxFP1上升沿敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作），TIxFP1未反相（在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。 01：反相/下降沿触发 电路对TIxFP1下降沿敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作），TIxFP1反相（在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。 10：保留，不使用此配置。 11：非反相/上升沿和下降沿均触发 电路对TIxFP1上升沿和下降沿都敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作） 位0 CC1E：捕获/比较1输出使能(Capture/Compare 1 output enable)。 CC1通道配置为输出： 0：关闭––OC1未激活 CC1通道配置为输入：

此位决定了是否可以实际将计数器值捕获到输入捕获/比较寄存器1 (TIMx_CCR1) 中。 0：禁止捕获

1：使能捕获

1：开启––在相应输出引脚上输出OC1信号

所以要使能输入捕获，必须设置CC1E=1，而CC1P则根据自己的需要来配置。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 接下来我们再看看DMA/中断使能寄存器：TIMx_DIER，该寄存器的各位描述见图

TIMx_ DIER 寄存器各位描述

我们需要用到中断来处理捕获数据，所以必须开启通道1的捕获比较中断，即CC1IE设置为1。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 控制寄存器： TIMx_CR1，我们只用到了它的最低位，也就是用来使能定时器的。

? 控制寄存器1（TIMx_CR1）

位9:8 CKD：时钟分频(Clock division)

此位域指示定时器时钟(CK_INT) 频率与数字滤波器所使用的采样时钟（ETR、TIx之间的分频比， 00：tDTS= tCK_INT??

?

01：tDTS= 2 × tCK_INT??

10：tDTS= 4 × tCK_INT??

11：保留

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最后再来看看捕获/比较寄存器 1：TIMx_CCR1，该寄存器用来存储捕获发生时，TIMx_CNT的值，我们从TIMx_CCR1就可以读出通道1捕获发生时刻的TIMx_CNT值，通过两次捕获（一次上升沿捕获，一次下降沿捕获）的差值，就可以计算出高电平脉冲的宽度（注意，对于脉宽太长的情况，还要计算定时器溢出的次数）。

===================================================================================输入捕获库函数配置：

1）开启TIM5时钟，配置PA0为复用功能（AF2），并开启下拉电阻。

要使用TIM5，我们必须先开启TIM5的时钟。同时我们要捕获TIM5_CH1上面的高电平脉宽，所以先配置PA0为带下拉的复用功能，同时，为了让PA0的复用功能选择连接到TIM5，所以设置PA0的复用功能为AF2，即连接到TIM5上面。 开启 IM5时钟的方法为：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE); //TIM5 时钟使能 当然，这里我们也要开启PA0对应的GPIO的时钟。

配置PA0为复用功能，所以我们首先要设置PA0引脚映射AF2，方法为： GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5);

最后，我们还要初始化GPIO的模式为复用功能，同时这里我们还要设置为开启下拉。方法为： GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIOA0 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度 100MHz GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化 PA0

跟上一讲PWM输出类似，这里我们使用的是定时器5的通道 1，所以我们从STM32F4对应的数据手册可以查看到对应的IO口为PA0:

2）初始化TIM5,设置TIM5的ARR和PSC。

在开启了TIM5的时钟之后，我们要设置ARR和PSC两个寄存器的值来设置输入捕获的自动重装载值和计数频率。这在库函数中是通过TIM_TimeBaseInit函数实现的， TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; //定时器分频

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; //自动重装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化TIM5 3）设置TIM5的输入捕获参数，开启输入捕获。

TIM5_CCMR1寄存器控制着输入捕获1和2的模式，包括映射关系，滤波和分频等。这里我们需要设置通道1为输入模式，且IC1映射到TI1(通道1)上面，并且不使用滤波器（提高响应速度）。库函数是通过TIM_ICInit函数来初始化输入比较参数的：

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