一、通用定时器输入捕获概述
1.STM32 输入捕获工作过程
2.STM32 输入捕获工作过程（通道1为例）
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)存放到对应的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。
1）步骤1：设置输入捕获滤波器（通道1为例）
2）步骤2：设置输入捕获极性（通道1为例）
3）步骤三：设置输入捕获映射通道（通道1为例）
4）步骤四：设置输入捕获分频器（通道1为例）
5）步骤五：捕获到有效信号可以开启中断
6）定时器通道对应引脚TIM5为例
二、常用寄存器和库函数配置
1.通用定时器基本函数和定义所在文件
Stm32fxxx_hal_tim.c
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
Stm32fxxx_hal_tim.h
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c - Stm32fxxx_hal_tim.h
2.定时器输入捕获功能常用函数
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c - Stm32fxxx_hal_tim.h
1）定时器输入捕获时基参数初始化函数：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
该函数和HAL_TIM_Base_Init/HAL_TIM_PWM_Init函数作用一样，不同的是引导调用不同的回调函数。
typedef struct
{
uint32_t Prescaler; //预分频系数
uint32_t CounterMode; //计数模式：向上/下
uint32_t Period; //自动装载值
uint32_t ClockDivision; //时钟分频因子：定时器时钟与数字滤波器分频比
uint32_t RepetitionCounter; //重复计数次数：高级定时器使用
} TIM_Base_InitTypeDef;
2）定时器输入捕获时基参数初始化回调函数
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim);
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
主要用来编写定时器时钟使能，通道IO配置以及中断优先级设置等。
__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE(); //定时器3时钟使能
3）输入捕获通道参数配置函数
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef htim,TIM_IC_InitTypeDef sConfig, uint32_t Channel);
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
typedef struct
{
uint32_t ICPolarity; //捕获极性
uint32_t ICSelection; //输入映射
uint32_t ICPrescaler; //输入分频
uint32_t ICFilter; //输入滤波器
} TIM_IC_InitTypeDef
4）使能定时器并使能输入捕获通道
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start (TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start_IT (TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
该函数同时还使能了捕获中断。
5）捕获中断回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
类似中断服务函数，我们可以在里面编写与捕获相关的函数逻辑
6）读取捕获值
uint32_t HAL_TIM_ReadCapturedValue(TIM_HandleTypeDef *htim,uint32_t Channel);
位置：工程文件 - HALLIB - Stm32fxxx_hal_tim.c
3.输入捕获的一般配置关键步骤：
①使能定时器时钟和通道IO口时钟。
②配置IO口复用映射：HAL_GPIO_Init();
③初始化输入捕获时基参数:HAL_TIM_IC_Init();
④初始化输入捕获通道参数：HAL_TIM_IC_ConfigChannel();
⑤使能定时器（中断），设置优先级:HAL_TIM_IC_Start_IT();
⑥编写中断服务回调函数：HAL_TIM_IC_CaptureCallback();
三、输入捕获实验
1.实验目的：测量信号的脉冲宽度
在开发板中用wake_up按键来模拟脉冲，然后用输入捕获来测量高电平持续时间，并通过串口打印输出
步骤如下
①使能定时器时钟和通道IO口时钟。
②配置IO口复用映射：HAL_GPIO_Init();
③初始化输入捕获时基参数:HAL_TIM_IC_Init();
④初始化输入捕获通道参数：HAL_TIM_IC_ConfigChannel();
⑤使能定时器（中断），设置优先级:HAL_TIM_IC_Start_IT();
⑥编写中断服务回调函数：HAL_TIM_IC_CaptureCallback();
2.timer.c文件解读
位置：工程文件 - HARDWARE - timer.c
代码如下：
#include "timer.h"
#include "led.h"
TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler; //定时器3PWM句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH4Handler; //定时器3通道4句柄
/***************************************************************************
****************************************************************************
下面是PWM输出实验相关函数源码
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****************************************************************************/
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM3_Handler.Instance=TIM3; //定时器3
TIM3_Handler.Init.Prescaler=psc; //定时器分频
TIM3_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
TIM3_Handler.Init.Period=arr; //自动重装载值
TIM3_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_PWM_Init(&TIM3_Handler); //初始化PWM
TIM3_CH4Handler.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1; //模式选择PWM1
TIM3_CH4Handler.Pulse=arr/2; //设置比较值,此值用来确定占空比，
//默认比较值为自动重装载值的一半,即占空比为50%
TIM3_CH4Handler.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_LOW; //输出比较极性为低
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH4Handler,TIM_CHANNEL_4);//配置TIM3通道4
HAL_TIM_PWM_Start(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4);//开启PWM通道4
}
//定时器底层驱动，时钟使能，引脚配置
//此函数会被HAL_TIM_PWM_Init()调用
//htim:定时器句柄
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE(); //使能定时器3
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); //开启GPIOB时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1; //PB1
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //复用推完输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
GPIO_Initure.Alternate= GPIO_AF2_TIM3; //PB1复用为TIM3_CH4
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
}
//设置TIM通道4的占空比
//compare:比较值
void TIM_SetTIM3Compare4(u32 compare)
{
TIM3->CCR4=compare;
}
//获取TIM捕获/比较寄存器值
u32 TIM_GetTIM3Capture4(void)
{
return HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4);
}
/***************************************************************************
****************************************************************************
下面是输入捕获相关源码实验相关函数源码
****************************************************************************
****************************************************************************/
TIM_HandleTypeDef TIM5_Handler; //定时器5句柄
//定时器5通道1输入捕获配置
//arr：自动重装值(TIM2,TIM5是32位的!!)
//psc：时钟预分频数
void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
{
TIM_IC_InitTypeDef TIM5_CH1Config;
TIM5_Handler.Instance=TIM5; //通用定时器5
TIM5_Handler.Init.Prescaler=psc; //分频系数
TIM5_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP; //向上计数器
TIM5_Handler.Init.Period=arr; //自动装载值
TIM5_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; //时钟分频因子
HAL_TIM_IC_Init(&TIM5_Handler); //初始化输入捕获时基参数
TIM5_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING; //上升沿捕获
TIM5_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; //映射到TI1上
TIM5_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频，不分频
TIM5_CH1Config.ICFilter=0; //配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM5_Handler,&TIM5_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);//配置TIM5通道1
HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1); //开启TIM5的捕获通道1，并且开启捕获中断
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM5_Handler,TIM_IT_UPDATE); //使能更新中断
}
//定时器5底层驱动，时钟使能，引脚配置
//此函数会被HAL_TIM_IC_Init()调用
//htim:定时器5句柄
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; //初始化GPIO
if(htim -> Instance == TIM5) //判断定时器5是否触发中断
{
__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE(); //使能TIM5时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //开启GPIOA时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0; //PA0
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF2_TIM5; //PA0复用为TIM5通道1
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn,2,0); //设置中断优先级，抢占优先级2，子优先级0
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn); //开启ITM5中断通道
}
}
//捕获状态
//[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
//[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
//[5:0]:捕获低电平后溢出的次数(对于32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)
//定时器5中断服务函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{
HAL_TIM_IRQHandler(&TIM5_Handler);//定时器共用处理函数
}
//定时器更新中断（计数溢出）中断处理回调函数， 该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//更新中断（溢出）发生时执行
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获了一次
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF;
}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
}
//定时器输入捕获中断处理回调函数，该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//捕获中断发生时执行
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1);//获取当前的捕获值.
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1); //一定要先清除原来的设置！！
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);//配置TIM5通道1上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
__HAL_TIM_DISABLE(&TIM5_Handler); //关闭定时器5
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM5_Handler,0);
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1); //一定要先清除原来的设置！！
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);//定时器5通道1设置为下降沿捕获
__HAL_TIM_ENABLE(&TIM5_Handler);//使能定时器5
}
}
}
可见代码分为了两个部分，上面一段为PWM部分，下面为输入捕获相关代码，下面重点讲解输入捕获相关代码。
1）定时器5通道1输入捕获配置
这里的设置和普通定时器设置一样，具体可回看前面的笔记
TIM5_Handler.Init.Prescaler=psc; //分频系数
这段确定了输入捕获的采样频率，因为F429的基频为90Mhz，
这里输入捕获的采样频率=基频为90Mhz/（分频系数+1）
TIM5_Handler.Init.Period=arr; //自动装载值
确定定时器溢出时间，写入自动装载值后，计数器从0计数到自动装载值后会产生一个中断
下面是输入捕获通道参数配置代码：
TIM5_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING; //上升沿捕获
设置捕获极性，即捕获上升沿还是下降沿
TIM5_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; //映射到TI1
把捕获到的指令映射到哪个通道上，F429共有TI1、TI2、TI3、TI4 四个通道
TIM5_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频，不分频
这里分频的意思是捕获到几个事件触发一次中断，具体对应寄存器在本文：一、2. 4）设置输入捕获分频器（通道1为例）
TIM5_CH1Config.ICFilter=0; //配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM5_Handler,&TIM5_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);//配置TIM5通道1
2）输入捕获回调函数编写
注意，这里PA0设置的是下拉模式，即没有响应捕获的时候输出的是低电平
3）中断服务函数、定时器更新中断
因为按键按下不松开，计数器会一直进行计数，而计数器装载数值有限可能会产生溢出，所以我们要对定时器中断进行更新中断，程序如上图
3.main.c文件解读
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
extern u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
int main(void)
{
long long temp=0;
HAL_Init(); //初始化HAL库
Stm32_Clock_Init(360,25,2,8); //设置时钟,180Mhz
delay_init(180); //初始化延时函数
uart_init(115200); //初始化USART
LED_Init(); //初始化LED
TIM3_PWM_Init(500-1,90-1); //90M/90=1M的计数频率，自动重装载为500，那么PWM频率为1M/500=2kHZ
TIM5_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,90-1); //以1MHZ的频率计数
while(1)
{
delay_ms(10);
TIM_SetTIM3Compare4(TIM_GetTIM3Capture4()+1);
if(TIM_GetTIM3Capture4()==300)TIM_SetTIM3Compare4(0);
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80) //成功捕获到了一次高电平
{
temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
temp*=0XFFFFFFFF; //溢出时间总和
temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //得到总的高电平时间
printf("HIGH:%lld us\r\n",temp);//打印总的高点平时间
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
}
}
至此，输入捕获实验代码讲解完毕
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