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STM32的HAL库开发-通用定时器输入捕获实验

news 来源：原创 2025/5/18 13:37:51

一、通用定时器输入捕获部分框图介绍

1、捕获/比较通道的输入部分(通道1)

首先设置 TIM_CCMR1的CC1S[1:0]位，设置成01，那么IC1来自于TI1，也就是说连接到TI1FP1上边。设置成10，那个IC1来自于TI2，连接到TI2FP1上。设置成11，将IC1连接到TRC上边。

假设IC1连接到TI1FP1上，那么TIMx_CH1作为输入，首先来到一个滤波器，滤波器需要设置TIMx_CCMR1的ICF[3:0]位设置滤波方式，配合着通过设置TIMx_CR寄存器的CKD[1:0]位，设置采样频率fCKD。这个在前面通用定时器讲过。

然后输入信号来到边沿检测器，通过设置TIMx_CCER的CC1P位设置边沿检测方式。设置之后上升沿或者下降沿只有一个信号能进来，然后经过一个捕获分频器，通过设置TIMx_CCMR1的IC1PS[1:0]位，设置捕获分频系数。

最后使能TIMx_CCER的CC1E位，信号就来到了捕获/比较寄存器了。

2、捕获/比较通道1的主电路---输入部分

首先CC1S需要设置成输入模式，同时将CC1E设置为1，使能捕获。图中IC1PS信号来自于前面的分频后的捕获信号。经过一个与门结果为1，上面的或门至少有一个为1，结果为1，与门为1那么经过或门还是1，下面的那个CC1G信号为软件产生捕获事件。这样就会产生一个捕获事件，计数器的值就会转移到捕获/比较影子寄存器里边。

捕获/比较影子寄存器不能直接读，需要将值转移到捕获/比较寄存器里边，那么需要capture_transfer条件。需要与门的两个信号都是1，CC1S信号一定是1，上面那个信号是raed操作，也就是说在读CCR1寄存器的时候不能转移数据。

例子：捕获信号一个脉冲信号

假如有一个脉冲信号，首先配置上升沿捕获，当上升沿来的时候，经过前面的滤波器分频器来到IC1PS，然后产生捕获事件，计数器的值转移到捕获/比较寄存器里边，然后程序读取CCR1的值即为CNT1，马上将输入设置为下降沿触发，然后再读取CCR1寄存器的值，设置为CNT2，利用CNT2的值减去CNT1的值，得到计数的个数，乘上一个数的事件，就得到了脉冲事件。

二、通用定时器输入捕获脉宽测量原理

首先将输入捕获通道配置成上升沿触发，对应图中就是在t1时刻产生上升沿，此实计数器的值会转移到捕获比较寄存器里，记为CCRx1。然后同是将计数器的值设置为0。之后有两种发情况，一种就是高电平时间非常短，在计时器一个周期里边下降沿就来了，那么计数个数就是t2时刻对应的CCRx2的值。第二种情况是在t1时刻与t2时刻之间，计数器发生了N次溢出事件，那么总共的计数器个数就是(ARR + 1)*N + CRRx2。计时器记一个数的时间乘上总共记得个数，就是高电平总共时间。时钟频率PCLK除分频系数PSC，就是计数器得工作频率，再取倒数，就是记一个数得时间。

三、通用定时器输入捕获实验配置步骤

1、HAL_TIM_IC_init()函数，配置定时器基础工作参数。，与base_init()函数一样

2、HAL_TIM_IC_MspInit()函数，配置NVIC、CLOCK、GPIO等。

3、HAL_TIM_IC_ConfigChannel()函数，配置输入通道映射、捕获边沿等。

4、HAL_NVIC_SetPriority()、HAL_NVIC_EnablelRQ()函数，设置优先级，使能中断。

5、__HAL_TIM_ENABLE IT()宏定义，使能定时器更新中断。

6、HAL_TIM_IC_Start_IT()函数，使能捕获、捕获中断及计数器。

7、TIMx IROHandler()->HAL TIM IROHandler()，中断服务函数。

8、HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()函数，更新中断回调函数

HAL_TIM_IC_CaptureCallback()函数，输入捕获中断回调函数。

四、通用定时器输入捕获实验

实验：通过定时器5通道1来捕获按键高电平脉宽时间，通过串口打印出来

1MHz频率测量精度高，计数器计一个数就是1us。ARR的值随便设置，设置小的话溢出次数多。

1、使用寄存器配置输入捕获

#include "./BSP/TIMER/TIM_IC.h"void TIM_IC_Init(void)
{//开启定时器5时钟RCC->APB1ENR |= (1 << 3);//开启ARR寄存器缓冲功能TIM5->CR1 |= (1 << 7);//设置计数器向上计数模式TIM5->CR1 &= ~(1 << 4);//设置输入滤波 IC1F 0000TIM5->CCMR1 &= ~(0X0F << 4);//设置输入分频 IC1PSC 00 不分频TIM5->CCMR1 &= ~(0X03 << 2);//设置CC1S为输入模式 将IC1映射到通道一 01TIM5->CCMR1 |= (1 << 0);TIM5->CCMR1 &= ~(1 << 1);//设置CC1P 上升沿捕获TIM5->CCER &= ~(1 << 1);//设置分频系数PSCTIM5->PSC = 71;//设置ARR值为999 计数器溢出一次时间为0.1sTIM5->ARR = 999;//开启定时器3捕获比较通道1的捕获中断请求TIM5->DIER |= (1 << 1);//开启定时器三更新中断TIM5->DIER |= (1 << 0);//开启GPIOA时钟RCC->APB2ENR |= (1 << 2);//设置PA0为输入模式GPIOA ->CRL &= ~(0X03 << 0);//设置PA0为输入浮空GPIOA->CRL |= (1 << 2);GPIOA->CRL &= ~(1 << 3);	//使能定时器3中断HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 2, 2);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);TIM5->SR  = 0;//使能计数器 CEN位TIM5->CR1 |= (1<< 0);//开启输入捕获 CC1E位TIM5->CCER |= (1 << 0);
}uint16_t IC_Value = 0;//定义输入捕获寄存器的值
uint8_t rising = 0;//定义捕获到上升沿 1为已经捕获到上升沿
uint8_t flag = 0;//捕获高电平完成
uint16_t yichu = 0;
void TIM5_IRQHandler(void)
{//判断计数器溢出中断if(TIM5->SR & (1 << 0)){TIM5->SR &= ~(1 << 0);yichu ++;}//这里注意标志位一定要进中断立马清除  不要放在if里边 //因为如果条件不能成立 那么标志位没有清除 他会一直进中断  要不然就是使用库函数  捕获出现这种情况//清空SR输入捕获事件标志位  if(flag == 0 && TIM5->SR & (1 << 1)){		//还没有上升沿if(rising == 0 ){//清空计数器值TIM5->CNT = 0;//将输入捕获设置为下降沿TIM5->CCER  |= (1 << 1);rising = 1;//捕获到上升沿yichu = 0;}else{	//读取计数器得值IC_Value = TIM5->CCR1;//将输入捕获设置为上降沿TIM5->CCER  &= ~(1 << 1);			rising = 0;flag = 1;IC_Value = 1000*yichu + IC_Value;}}TIM5->SR &= ~(1 << 1);}

在配置过程中，最开始将SR中断标志位清除写在了if判断里边，导致条件一直不满足，就一直进入中断，主函数里边的程序也一直被中断卡着。

注意：这个程序捕获的额第一次数据不准确，目前还没有找到问题在哪，怀疑是第一次上升沿触发有问题。从第二次捕获开始，数据准确。

2、使用库函数配置输入捕获

tim_inCapture.h头文件

#ifndef __TIM_INCAPTURE_H
#define __TIM_INCAPTURE_H#include "stm32f1xx.h"void TIM_IC_Init(uint16_t psc,uint16_t arr);#endif

tim_inCapture.c源文件

#include "./BSP/TIMER/tim_inCapture.h"TIM_HandleTypeDef htim;void TIM_IC_Init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{htim.Instance = TIM5;htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim.Init.Period = arr;htim.Init.Prescaler = psc;//定时器初始化 PSC ARR 计数模式 ARR缓冲功能HAL_TIM_IC_Init(&htim);//这个要给初始化0  不然里边的值是随机的  会影响配置TIM_IC_InitTypeDef sConfig = {0};sConfig.ICFilter = 0x0;sConfig.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;sConfig.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;sConfig.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//定时器输入捕获配置 滤波器 分频器 输入极性（上升沿、下降沿） IC1来连接到通道1  还是连接到通道2HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1);//开启更新事件中断__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim, TIM_IT_UPDATE);//启动定时器 输入捕获使能 输入捕获中断HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim, TIM_CHANNEL_1);
}void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim ->Instance == TIM5){//开启定时器5时钟__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();//开启GPIOA时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_Init.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//速度是输出用的 可以不设置//初始化PA0为浮空输入HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Init);		HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);}
}//定时器5中断处理函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&htim);
}uint16_t IC_Value = 0;//定义输入捕获寄存器的值
uint8_t rising = 0;//定义捕获到上升沿 1为已经捕获到上升沿
uint8_t flag = 0;//捕获高电平完成
uint16_t yichu = 0;//定时器输入捕获回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim ->Instance ==TIM5){//还没有捕获到高电平if(flag ==0){//还没有捕获到上升沿if(rising ==0){//已经捕获到了上升沿rising = 1;yichu = 0;//设置计数器的值为0__HAL_TIM_SET_COUNTER(htim, 0);//设置为下降沿捕获__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);}else{//获取捕获寄存器的值IC_Value = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);//设置为上降沿捕获__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);rising = 0;flag =1;IC_Value = 1000*yichu + IC_Value;}}}
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim ->Instance ==TIM5){yichu++;}
}

这个是用库函数版本的程序，没啥问题，数据全是准确的。

main.c主函数

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/TIMER/tim_inCapture.h"extern uint16_t IC_Value;//定义输入捕获寄存器的值
extern uint8_t flag;//捕获高电平完成
int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */delay_init(72);                     /* 延时初始化 */led_Init();                         /* LED初始化 */usart_init(115200);TIM_IC_Init(71 ,999);while(1){ LED0(1);LED1(0);delay_ms(500);LED0(0);LED1(1);delay_ms(500);printf("脉冲时间为%dUS\r\n",IC_Value);flag = 0;}
}

一、通用定时器输入捕获部分框图介绍

二、通用定时器输入捕获脉宽测量原理

三、通用定时器输入捕获实验配置步骤

四、通用定时器输入捕获实验

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