STM32处理器输入捕获分析

前言：
1.博文基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6芯片和标准3.5.0库；
2.如有不足之处，还请多多指教；

* 一 基本知识 *
1. 输入捕获的功能：用来测量脉宽或者测量信号频率；
2. 输了TIM6和TIM7外，其他定时器都有输入捕获功能；
3. 通用定时器输入捕获中断和定时器更新中断公用同一个中断函数；

二 侧脉宽工作原理
如何获取一个脉冲的宽度（比如高电平）：
1. 开启并设置好定时器的时钟源 ，频率为F；
2. 输入需要检测的脉冲；
3. 利用CNT计数器计算一个脉冲的上升沿和下降沿之间的脉宽

三 相关寄存器
TIMx_ARR，TIMx_PSC，TIMx_CCMRx，TIMx_CCERx，TIMx_DIER，TIMx_CRx，TIMx_CCR1，TIMx_SR，TIMx_EGR
哇~猛的一看，好多啊！将这个寄存器分成两拨
一拨：TIMx_ARR，TIMx_PSC，TIMx_DIER，TIMx_CRx，TIMx_SR，TIMx_EGR
两拨：TIMx_CCMRx，TIMx_CCERx，TIMx_CCR1，TIMx_DIER，TIMx_SR，TIMx_EGR
首先脑子要明白的是：定时器输入捕获需要配置定时器本身和输入捕获功能。第一拨里的寄存器就定时器配置本身所用到的，（为什么要配置自己？比如要测量一个外来脉宽的时候，定时器本身就是一个计时器，用来记录要测量要测量脉宽的长度）；第二波里的寄存器配置的是输入捕获功能；（第一波寄存器是学定时器最基本的了，这个必须要懂，本博文讲第二个）
（1）捕获/比较模式寄存器TIMx_CCMR1(当然还有CCMR2,两个寄存器配置CH1~4的输入输出)

捕获作为输入，因此我们只用图片中寄存器的后下部分；
CC1S[1:0] : （1）决定定时为输出（比较）或输入（捕获）模式；（2）决定IC1信号源的选择（后边详细介绍）；
IC1PSC[1:0]：选择对IC1的分频模式（但是这个分频和定时器TIMx_PSC寄存器的分频并不太一样，但功能是一样的）
IC1F[3:0]：输入捕获1滤波器（详细功能可以参考STM32手册，这里这个功能不作为细说，本博文也用不到）

（2）捕获/比较使能寄存器TIMx_CCER1

使能寄存器中除了对输入使能的控制之外，还有对输入输出极性的控制；
（此时为输入模式下）
CCxP ：设置输入（捕获）x的极性；置1时ICx发生上升沿时捕获或触发，置0时发生下降沿的时候捕获或触发；
CCxE：设置输入（捕获）x 的使能；置1时捕获使能，置0时不进行捕获；

（3）捕获/比较寄存器TIMx_CCRx

捕获：当满足捕获条件时，将TIMx_CNT的值送入相应的TIMx_CCRx寄存器中；
因此，在输入模式下，此寄存器就是用来存放TIMx_CNT的值的；

（4）DMA/中断使能寄存器 TIMx_DIER

这里多说一句：定时器所有的中断使能控制都在这一个寄存器中，但是他们的中断函数只有一个（只针对通用定时器）；
TDE：触发DMA使能
CCxDE：捕获/比较x的DMA请求；
UDE：更新DMA使能；
TIE：触发中断使能；
CCxIE：捕获/比较中断使能；（这四位决定输入输出时四个通道的中断）
UIE：更新中断使能；（就定时器CNT溢出啊什么的时候中断使能）

（5）状态寄存器TIMx_SR

TIF：产生了触发中断；
CCxOF：捕获x重复标志；由硬件置1，软件清0；这个重复的意思是当CCXIF已经被置1的情况下，再次发生捕获事件；
CCxIF：捕获x中断标记； 当CNT的值拷贝到CCRx完成后由硬件置1，软件清0；
UF：更新中断产生；

（6）事件发生寄存器TIMx_EGR

这个时间产生寄存器并不是说，当有事件产生了就去设置相应的位，这是状态寄存器的活，此寄存器的活是软件置位，使其相应的功能完成一个相应的操作；比如最低位的UG（更新事件），当执行UG = 1操作时，将会产生一个更新事件，如果开启了更新中断，将会进入中断函数；其它位功能也是类似；
TG：产生触发事件；由软件置1，硬件清0；
CCxG：捕获/比较x事件；该位由软件置1，由硬件清0；功能如下图：

值得一提的是，当CCxIF和CCxOF位确实有一种很特别的关系；

四 寄存器的位配置与结合电路图分析

这张图是定时器总体电路框图比较复杂，但是本博文的重点是用几个红箭头所表示的输入信号的信号链（图中CH1为例），这个图只需要看个大概，下面这个图输入电路的分解图：

图片均来自于STM32使用手册，两张图片中，梯形是需要寄存器配置的地方，而且每个需要配置的地方都有寄存器位的标注，表示在相应的寄存器位中均可以找到配置方式；
而且从图片中可以看出来:关于定时器输入功能的配置，配置TIMx_CCERx和TIMx_CCMRx就好了；

五 编程步骤
步骤例程来自原子教程的库函数开发模式；假设用TIM5_CH1来完成输入捕获实验；TIM5_CH1默认输入捕获IO口为PA0；如果想用其他端口输入
（1）开启时钟；
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE); //使能定时器时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能定时器输出通道所对应的IO口；
（2）配置定时器自身TIM5
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

TIM_TimebaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//设置TIMx_CR1的CKD[2:0]位,将定时器的时钟源分频提供给输入捕获数字滤波器，此位为不分频；TIM_TimebaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//设置TIMx_CR1的CMS[1:0]位，设置定时器的计数模式：向上计数；TIM_TimebaseInitStructure.TIM_Period=arr;//设置TIMx_ARRTIM_TimebaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;//设置TIMx_PSCTIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimebaseInitStructure);12345

（3）定时器输出配置

结合着图理解效果会更好；

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//设置TIMx_CCER的CCxE位，开启要输入的通道（CHx）；TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0000;//设置TIMx_CCMRx的[3：0]配置输入滤波器，配置为0x0000则不进行滤波TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//设置CCERx_CCxP捕获上升沿TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//设置TIMx_CCMRx的ICxPSC[1:0],设置ICx上的分频为不分频；TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//设置TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位，设置ICx的输入源；所谓“Direct”也即是直接的意思，即ICx映射到TIx上；TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);123456

（4）相应的中断配置（通用定时器内部所有触发的中断只有一个对应的中断函数）

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);123456

开启相应的中断：
TIM_ITConfig(TIM5，TIM_IT_CC1 " TIM_IT_Update , ENABLE);

（5）开启定时器x
TIM_Cmd(TIM5 , ENABLE);

对原子提供的一个侧脉宽程序理解

图片中为一个输入脉冲：我们要测量高电平的脉冲时间，很好理解的是，高电平在一个上升沿和下降沿的中间，所以总体解题思路应该是从计数器开始计数开始，到这个脉冲的下降沿时时钟的时间减去上升沿时的时间；
图片中的内容为配置好定时器和输入捕获后，在中断函数内完成的程序；程序的步骤可以根据图中标号：
① 此时设置好上升沿为触发中断，以及其他定时器配置；
② 此时产生了上升沿，进行捕获操作，CNT内的值捕获到CCR内，此时使CNT=0，CNT继续开始计数；当完成捕获，并且修改捕捉极性为下降沿捕获，当下降沿来到时，将会再次触发此中断函数；
③ 此时产生了下降沿，触发了中断函数；
④ 清0 TIMx_SR寄存器中CCxOF和CCxIF位。
⑤ 将测量的脉冲宽度结果取出来，然后处理（液晶屏显示），并且再次修改输入捕获极性为上升沿捕获；