[其他ST产品] stm32 定时器输入捕获实验

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 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
一,简介
输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率
原理图

9704564eacccbdb05e.png

如图  所示,就是输入捕获测量高电平脉宽的原理,假定定时器工作在向上计数模式,图中 t1~t2 时间,就是我们需要测量的高电平时间。测量方法如下:首先设置定时器通道 x 为上升沿捕获,这样, t1 时刻,就会捕获到当前的 CNT 值,然后立即清零 CNT,并设置通道 x为下降沿捕获,这样到 t2 时刻,又会发生捕获事件,得到此时的 CNT 值,记为 CCRx2。这样,根据定时器的计数频率,我们就可以算出 t1~t2 的时间,从而得到高电平脉宽。
在 t1~t2 之间,可能产生 N 次定时器溢出,这就要求我们对定时器溢出,做处理,防止高电平太长,导致数据不准确。如图14.1.1所示, t1~t2之间, CNT计数的次数等于: N*ARR+CCRx2,有了这个计数次数,再乘以 CNT 的计数周期,即可得到 t2-t1 的时间长度,即高电平持续时间。


工作过程 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存放到对应的捕获/比较寄存器TIMx_CCRx中,完成一次捕获。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA 等。

STM32 的定时器,除了 TIM6 和 TIM7,其他定时器都有输入捕获功能。

 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:11 | 显示全部楼层
二,配置
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 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:13 | 显示全部楼层
一,设置输入捕获滤波器
1302664eacd6bd3665.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:13 | 显示全部楼层
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二,设置输入极性
7262164eacd9e9adde.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:14 | 显示全部楼层
三,设置输入捕获映射通道
3610764eacdac4ac3a.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:14 | 显示全部楼层
四,设置输入捕获分频器
4543764eacdbf35920.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:15 | 显示全部楼层
五,设置中断
9992064eacdce32954.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:15 | 显示全部楼层
三,寄存器
涉及到的寄存器TIMx_ARR、TIMx_PSC、 TIMx_CCMR1、 TIMx_CCER、 TIMx_DIER、 TIMx_CR1、 TIMx_CCR1
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:16 | 显示全部楼层
结构体
typedef struct
{
uint16_t TIM_Channel;//捕获通道1-4
uint16_t TIM_ICPolarity;//极性
uint16_t TIM_ICSelection;//映射
uint16_t TIM_ICPrescaler;//分频
uint16_t TIM_ICFilter;//滤波
} TIM_ICInitTypeDef
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:16 | 显示全部楼层
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:16 | 显示全部楼层
设置极性通道独立函数,例通道二falling/rising

TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling)
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:17 | 显示全部楼层
获取通道捕获值

u32 TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:17 | 显示全部楼层
五,一般步骤
6694364eace54a98b0.png
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:17 | 显示全部楼层
六,软件部分
main.c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "timer.h"
#include "usart.h"

extern u8  TIM2CH1_CAPTURE_STA;                //输入捕获状态                                                   
extern u16        TIM2CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值
int main(void)
{       
         
        u32 temp=0;
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
        delay_init();                     //延时函数初始化       
        uart_init(9600);                                 //9600         
        LED_Init();                          //初始化与LED连接的硬件接口
        TIM1_PWM_Init(899,0);                         //不分频。PWM频率=72000/(899+1)=80Khz
        TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1);                //以1Mhz的频率计数
           while(1)
        {
                delay_ms(10);
                TIM_SetCompare1(TIM1,TIM_GetCapture1(TIM1)+1);
                if(TIM_GetCapture1(TIM1)==300)TIM_SetCompare1(TIM1,0);                 
                if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平
                {
                        temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp*=65536;                                        //溢出时间总和
                        temp+=TIM2CH1_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
                        TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;                        //开启下一次捕获
                }
        }
}
 楼主| 鱿鱼丝 发表于 2023-8-27 12:18 | 显示全部楼层
timer.c
  1. #include "timer.h"
  2. #include "led.h"
  3. #include "usart.h"
  4. #include "sys.h"
  5. //PWM输出初始化
  6. //arr:自动重装值
  7. //psc:时钟预分频数
  8. void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
  9. {  
  10.          GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  11.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  12.         TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

  13.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);//
  14.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能
  15.                                                                                     

  16.    //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH2的PWM脉冲波形
  17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM_CH2
  18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  20.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  21.        
  22.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         80K
  23.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频
  24.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
  25.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
  26.         TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位


  27.         TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
  28.         TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
  29.         TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
  30.         TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
  31.         TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

  32.   TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);        //MOE 主输出使能       

  33.         TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能         
  34.        
  35.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
  36.        
  37.         TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM1

  38.    
  39. }

  40. //定时器2通道1输入捕获配置

  41. TIM_ICInitTypeDef  TIM2_ICInitStructure;

  42. void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
  43. {         
  44.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  45.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  46.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  47.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);        //使能TIM2时钟
  48.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能GPIOA时钟
  49.        
  50.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;  //PA0 清除之前设置  
  51.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入  
  52.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  53.         GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);                                                 //PA0 下拉
  54.        
  55.         //初始化定时器2 TIM2         
  56.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
  57.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;         //预分频器   
  58.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
  59.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
  60.         TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
  61.   
  62.         //初始化TIM2输入捕获参数
  63.         TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01         选择输入端 IC1映射到TI1上
  64.           TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;        //上升沿捕获
  65.           TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
  66.           TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;         //配置输入分频,不分频
  67.           TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
  68.           TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
  69.        
  70.         //中断分组初始化
  71.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  //TIM2中断
  72.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级2级
  73.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //从优先级0级
  74.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
  75.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
  76.        
  77.         TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断       
  78.        
  79.   TIM_Cmd(TIM2,ENABLE );         //使能定时器2

  80. }


  81. u8  TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
  82. u16        TIM2CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值

  83. //定时器5中断服务程序         
  84. void TIM2_IRQHandler(void)
  85. {

  86.         if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获       
  87.         {          
  88.                 if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
  89.                  
  90.                 {            
  91.                         if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
  92.                         {
  93.                                 if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
  94.                                 {
  95.                                         TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
  96.                                         TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
  97.                                 }else TIM2CH1_CAPTURE_STA++;
  98.                         }         
  99.                 }
  100.         if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
  101.                 {       
  102.                         if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)                //捕获到一个下降沿                
  103.                         {                                 
  104.                                 TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;                //标记成功捕获到一次上升沿
  105.                                 TIM2CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM2);
  106.                                    TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
  107.                         }else                                                                  //还未开始,第一次捕获上升沿
  108.                         {
  109.                                 TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;                        //清空
  110.                                 TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
  111.                                  TIM_SetCounter(TIM2,0);
  112.                                 TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X40;                //标记捕获到了上升沿
  113.                                    TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);                //CC1P=1 设置为下降沿捕获
  114.                         }                    
  115.                 }                                                                                   
  116.         }

  117.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位

  118. }
kangzj 发表于 2023-8-27 13:34 | 显示全部楼层
还可以配置捕获时是否触发中断/DMA
caigang13 发表于 2024-5-4 08:33 来自手机 | 显示全部楼层
输入捕获模式在测量传感器输入信号时会经常用到。
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