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)TIMxcapture/comparemoderegister1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7:4IC1F：输入捕获1滤波器(Inputcapture1filter)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=21001：fSAMPLING=fDTS/8，N=80010：fSAMPLING=fCK_INT，N=41010：fSAMPLING=fDTS/16，N=50011：fSAMPLING=fCK_INT，N=81011：fSAMPLING=fDTS/16，N=60100：fSAMPLING=fDTS/2，N=61100：fSAMPLING=fDTS/16，N=80101：fSAMPLING=fDTS/2，N=81101：fSAMPLING=fDTS/32，N=50110：fSAMPLING=fDTS/4，N=61110：fSAMPLING=fDTS/32，N=60111：fSAMPLING=fDTS/4，N=81111：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3:2IC1PSC：输入捕获1预分频器(Inputcapture1prescaler)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1:0CC1S：捕获/比较1选择(Capture/Compare1selection)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/compareenableregister偏移地址：0x20复位值：0x0000位1CC1P：捕获/比较1输出极性(Capture/Compare1outputPolarity)。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0CC1E：捕获/比较1输出使能(Capture/Compare1outputenable)。CC1通道配置为输出：0：关闭––OC1未激活1：开启––在相应输出引脚上输出OC1信号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9:8CKD：时钟分频(Clockdivision)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-------------------------------------------------------------------------------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,GP