19. 输入捕获实验

一。如何测量脉冲宽度或脉冲频率

输入捕获的原理

用51单片机检测的方法：(这里我们不用51的输入中断功能，只利用定时器来检测)

前提是定时器没有溢出。

用STM32检测脉冲宽度：

这里的CC1E，CC1P指的是捕获通道1，捕获通道2是CC2E，CC2P。。。。

CC1E控制使能，CC1P控制极性

捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)

CC1P设置为0为上升沿有效，设置为1时为下降沿有效。

a. 开启定时器

b. 使能相应的输入捕获

c. 设置捕获极性

捕获以后会进入相应的中断，同时把计数器中的值保存下来。

二。 STM32的输入捕获模式

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。

在输入捕获模式下，当检测到ICx信号上相应的边沿后，计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄器(TIMx_CCRx)中。当捕获事件发生时，相应的CCxIF标志(TIMx_SR寄存器)被置’1’，如果使能了中断或者DMA操作，则将产生中断或者DMA操作。

三。STM32输入捕获模式相关的寄存器

本实验利用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。

1. 捕获/比较模式寄存器 1：TIMx_CCMR1

当在输入捕获模式下使用的时候，对应图 15.1.1 的第二行描述，从图中可以看出，TIMx_CCMR1 明显是针对 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。

2. 捕获/比较使能寄存器：TIMx_CCER

本次实验我们要用到这个寄存器的最低 2 位，CC1E 和 CC1P 位。

3.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。

4.DMA/中断使能寄存器：TIMx_DIER

本实验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。

5.状态寄存器(TIMx_SR)

CC1IF：捕获/比较1 中断标记(Capture/Compare 1 interrupt flag)

如果通道CC1配置为输出模式：

当计数器值与比较值匹配时该位由硬件置’1’，但在中心对称模式下除外(参考TIMx_CR1寄存器的CMS位)。它由软件清’0’。

四。输入捕获的配置步骤：

1）开启 TIM5 时钟和 GPIOA 时钟，配置 P A0 为下拉输入。

2）初始化 TIM5,设置 TIM5 的 ARR 和 PSC。

例：

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); //根据指定的参数初始化 Tim5

3）设置 TIM5 的输入比较参数，开启输入捕获。

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；

例：

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）

TIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断和捕获中断

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。

5）设置中断分组，编写中断服务函数

6）使能定时器（设置 TIM5 的 CR1 寄存器）

TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器 5

通过以上 6 步设置，定时器 5 的通道 1 就可以开始输入捕获了。

五。 实验例程

//定时器 5 通道 1 输入捕获配置

TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;

void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //①使能 TIM5 时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //①使能 GPIOA 时钟

//初始化 GPIOA.0 ①

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0 设置

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.0

GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉

//②初始化 TIM5 参数

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器

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); //初始化 TIMx

//③初始化 TIM5 输入捕获通道 1

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); //初始化 TIM5 输入捕获通道 1

//⑤初始化 NVIC 中断优先级分组

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM3 中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级 2 级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级 0 级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化 NVIC

TIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//④允许更新中断捕获中断

TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //⑥使能定时器 5

}

程序设计思路：

完成一次高电平捕获后，只要 TIM5CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位一直为 1，那么就不会进行第二次捕获，我们在 main 函数处理完捕获数据后，将 TIM5CH1_CAPTURE_STA置零，就可以开启第二次捕获。

main函数中：

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 usrn",temp); //打印总的高点平时间

TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获

}