STM32F407基础教程12——定时器之输入捕获

引言

输入捕获的基本原理是捕获通道对引脚上的边沿信号（上升沿/下降沿）检测，检测到有效边沿信号则将定时器的计数器值锁存到捕获寄存器中。输入捕获可用于测量信号脉冲宽度或频率。

学习内容：

1.输入捕获通道

2.输入捕获库函数

3.输入捕获功能使用步骤

4.输入捕获应用之超声波传感器

一、输入捕获通道

通用定时器结构框图主要可分为三部分：时基单元、输入捕获（左下部分）和输出比较（右下部分）。输入捕获模块可分三部分来看：信号输入、捕获相关设置（滤波器、边沿检测、预分频）、锁存计数值（捕获寄存器）。

1.物理信号源TIx

TI1、TI2、TI3、TI4指的是定时器通道对应的物理输入信号引脚，直接连接到芯片的特定GPIO引脚。

TI1：对应TIMx_CH1引脚的输入信号。

TI2：对应TIMx_CH2引脚的输入信号。

TI3：对应TIMx_CH3引脚的输入信号。

TI4：对应TIMx_CH4引脚的输入信号。

比如定时器5四个通道默认的输入引脚为

TIM5_CH1:PA0

TIM5_CH2:PA1

TIM5_CH3:PA2

TIM5_CH4:PA3

2.输入捕获通道ICx（IC1，IC2，IC3，IC4）

这是定时器内部的功能模块，负责捕获计数器当前的值（TIMx_CNT）并将其锁存到捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）中。

注意：TIx信号不是直接等于ICx通道！可以配置IC1的输入源为TI1（即使用TIMx_CH1引脚），也可以配置IC1的输入源为TI2（即使用TIMx_CH2引脚）。

3.信号路径（捕获过程）

TIMx_CHx引脚上有输入信号，该信号对应TIx信号，TIx信号经过输入滤波器和边沿检测器生成TIxFPx信号，这个TIxFPx信号根据设置可以连接到输入捕获通道ICx，当ICx检测到其输入（TIxFPx）的指定边沿时，就会将当前的计数器值TIMx_CNT捕获到对应的捕获寄存器TIMx_CCRx中，并可产生中断或DMA请求。

说明：x=1,2,3,4。表示定时器的4个通道。

说明：

（1）滤波器。通过ICxF寄存器可设置信号的采样频率和计数事件。

当外部信号（如TI1、TI2等）存在噪声或抖动时，连续采样N次信号电平，当连续N次采样值相同时，才认为信号有效变化。采样频率见下。

（2）边沿检测，可设置为检测上升沿或下降沿或都检测。

（3）通过CCxS寄存器可设置通道方向（输入/输出）和通道映射。

除了设置为00外都是输入模式；

IC1映射到TI1，是指IC1的输入源为TI1（即使用TIMx_CH1引脚）；同理IC1映射到TI2，是指IC1的输入源为TI2（即使用TIMx_CH2引脚）。

（4）分频器。设置执行一次捕获需要检测的事件次数。如设置为00表示只要检测到有效边沿就执行捕获。

二、定时器输入捕获库函数

1.输入捕获初始化库函数

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)

参数1：TIMx: x=1~5,8~14（基本定时器无捕获功能）

参数2：TIM_ICInitStruct结构体指针

typedef struct

{

uint16_t TIM_Channel; //选择捕获通道

uint16_t TIM_ICPolarity; //指定输入信号的有效边缘。

uint16_t TIM_ICSelection; //指定输入

uint16_t TIM_ICPrescaler; //指定预分频器

uint16_t TIM_ICFilter; //指定滤波器

} TIM_ICInitTypeDef;

成员TIM_Channel取值：

TIM_Channel_1

TIM_Channel_2

TIM_Channel_3

TIM_Channel_4

成员TIM_ICPolarity取值：

TIM_ICPolarity_Rising-上升沿检测

TIM_ICPolarity_Falling-下降沿检测

TIM_ICPolarity_BothEdge-两者都检测

成员TIM_ICSelection取值：

TIM_ICSelection_DirectTI，输入通道1,2,3,4与IC1,IC2,IC3,IC4一一对应

TIM_ICSelection_IndirectTI：输入通道1,2对应IC2,,IC1；3,4对应IC4,IC3

成员TIM_ICPrescaler取值：

TIM_ICPSC_DIV1 ，每次在捕获输入上检测到边缘时执行捕获

TIM_ICPSC_DIV2 ，每2个事件执行一次捕获

TIM_ICPSC_DIV4, 每4个事件执行一次捕获

TIM_ICPSC_DIV8, 每8个事件执行一次捕获

成员TIM_ICFilter取值：0x00~0x0F

0x00：无预分频器，每检测到有效信号便执行捕获

0x01：每发生2个事件执行一次捕获

2.获取通道的捕获值

uint32_t TIM_GetCapturex(TIM_TypeDef* TIMx)

比如获取定时器5通风1的捕获值：

TIM_GetCapture1(TIM5)；

三、定时器输入捕获功能使用步骤

（1）RCC_APBxPeriphClockCmd(RCC_APBxPeriph_TIMx, ENABLE)；//使能定时器/GPIO口时钟

（2）配置定时器引脚，选择引脚、模式等

（3）配置时基单元，设置重装载值、预分频值、计数模式等

（4）配置输入捕获结构体，调用TIM_ICInit(TIMx, &TIM_ICInitStruct)函数完成初始化

（5）配置NVIC

（6）调用TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CCx,NewState)函数，使能相应的中断

（7）调用TIM_Cmd(TIMx,ENABLE)使能定时器

（8）调用TIM_GetCapturex(TIMx)读取捕获值

举例：使用定时器5，通道1，开启中断

void TIM5_InputCapture(){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;    /*1-开定时器和GPIO口时钟*/    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);     /*2-配置定时器输入引脚*/    GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_TIM5);//复用功能配置    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //选择A0引脚    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能模式//  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; //输出速度//  GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;   //推挽输出    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; // 下拉    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);     /*3-时基配置*/  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFFFFFF;//自动重装载ARR值  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 84-1;//预分频PSC值  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//1分频  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式  TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);//完成初始化   /*4-配置输入捕获功能*/  TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//通道1  TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x00;//无滤波   TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿检测   TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//不分频   TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI;  TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStruct);   /*5-配置NVIC*/  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);//设置中断分组  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;//选择TIM2中断通道  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//设置抢占优先级  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//设置相应优先级  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//中断使能  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//NVIC初始化  /*6-开启通道1捕获中断*/  TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_CC1,ENABLE);  /*7-使能定时器*/  TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);}

四、输入捕获应用之超声波传感器

超声波传感器检测到信号返回时，ECHO引脚会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。在上一篇文章中是利用外部中断来计算高电平时间，当ECHO上升沿时，此时启动定时器开始计时；当ECHO下降沿时，此时停止定时器计数，根据定时器计数值和计数频率来计算时间。

本文利用输入捕获功能来计算时间，检测到上升沿时，读取定时器的计数值；检测到下降沿时，读取定时器的计数值。根据两个计数值的差值和计数频率来计算时间。

代码就不贴出来了，工程文件供大家下载。

通过网盘分享的文件：STM32F407工程模板 - 超声波-输入捕获.rar

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