STM32 通用定时器作为输入捕获 学习笔记

STM32 通用定时器作为输入捕获 
通用定时器作为输入捕获的使用。我们将用TIM5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。
 
输入捕获简介：
输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。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。
我们用到TIM5_CH1来捕获高电平脉宽，也就是要先设置输入捕获为上升沿检测，记录发生上升沿的时候 TIM5_CNT 的值。
然后配置捕获信号为下降沿捕获，当下降沿到来时，发生捕获，并记录此时的 TIM5_CNT 值。这样，前后两次 TIM5_CNT 之差，就是高电平的脉宽，同时 TIM5 的计数频率我们是知道的，从而可以计算出高电平脉宽的准确时间。
输入捕获的配置步骤：
1）开启 TIM5 时钟和 GPIOA 时钟，配置 PA0 为下拉输入。
要使用 TIM5，我们必须先开启 TIM5 的时钟。这里我们还要配置 PA0 为下拉输入，因为我们要捕获 TIM5_CH1 上面的高电平脉宽，而 TIM5_CH1 是连接在 PA0 上面的。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);  //使能 TIM5 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟

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与分频数。 这在库函数中是通过 TIM_TimeBaseInit 函数实现的
　　　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(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);

3）设置 TIM5 的输入比较参数，开启输入捕获
输入比较参数的设置包括映射关系，滤波,分频以及捕获方式等。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（提高响应速度）器，上升沿捕获。
库函数是通过 TIM_ICInit 函数来初始化输入比较参数的：
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；
同样，我们来看看参数设置结构体 TIM_ICInitTypeDef 的定义：
　　　typedef struct
　　　{
　　　    uint16_t TIM_Channel; //设置通道
　　　    uint16_t TIM_ICPolarity; //设 置 输 入 信 号 的 有效 捕获 极性 
　　　    uint16_t TIM_ICSelection; //设置映射关系
　　　    uint16_t TIM_ICPrescaler; //设置 输入捕获分频系数
　　　    uint16_t TIM_ICFilter; //设置滤波器长度
　　　} TIM_ICInitTypeDef;

配置代码是：
　　　TIM_ICInitTypeDef TIM5_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(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);

4）使能捕获和更新中断（设置 TIM5 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( TIM5,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
设置中断分组主要是通过函数 NVIC_Init()来完成。分组完成后，我们还需要在中断函数里面完成数据处理和捕获设置等关键操作，从而实现高电平脉宽统计。
在中断服务函数里面，跟以前的外部中断和定时器中断实验中一样，我们在中断开始的时候要进行中断类型判断，在中断结束的时候要清除中断标志位。
使用到的函数分别为 TIM_GetITStatus()函数和 TIM_ClearITPendingBit()函数。
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){}//判断是否为更新中断
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET){}//判断是否发生捕获事件
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断和捕获标志位

6）使能定时器（设置 TIM5的CR1寄存器） 
最后，必须打开定时器的计数器开关，启动 TIM5 的计数器，开始输入捕获。 
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器 5

贴下正点原子的例程：
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"

void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); 
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; 
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); 
    
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 
    TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure); 
    
    TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;     
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; 
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; 
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; 
    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0; 
    TIM_ICInit(TIM5,&TIM5_ICInitStructure); 
     
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);     
}

u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;    //输入捕获状态                         
u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;    //输入捕获值

void TIM5_IRQHandler(void)
{ 
    if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获    
    {
        if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update) != RESET)
        {
            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=0XFFFF;
                }else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
            }
        }
        
        if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_CC1) !=RESET)
        {
            if(TIM5CH1_CAPTURE_STA & 0x40)
            {
                TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;        //标记成功捕获到一次上升沿
                TIM5CH1_CAPTURE_VAL = TIM_GetCounter(TIM5);
                TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
            }
            else
            {
                TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;            //清空
                TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
                
                TIM_SetCounter(TIM5,0);
                TIM5CH1_CAPTURE_STA |= 0X40;        //标记捕获到了上升沿
                TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);  //CC1P=1 设置为下降沿捕获
            }
        }
        
    }
    TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); 
}

extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA;      //输入捕获状态                         
extern u16  TIM5CH1_CAPTURE_VAL;    //输入捕获值    
int main(void)
{        
u32 temp=0; 
delay_init();          //延时函数初始化     
NVIC_Configuration();  //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(9600);       //串口初始化为9600
LED_Init();           //LED端口初始化

TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);    //以1Mhz的频率计数 
while(1)
{
delay_ms(10);
 
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
{
temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
temp*=65536;//溢出时间总和
temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
printf("HIGH:%d us\r\n",temp);//打印总的高点平时间
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
}
}
}