当前位置：首页 > news >正文

正点原子stm32F407学习笔记10——输入捕获实验

news 2025/7/21 6:40:08

一、输入捕获简介

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。我们以测量脉宽为例，用一个简图来
说明输入捕获的原理，如图所示：
输入捕获脉宽测量原理
假定定时器工作在向上计数模式，图中 t1到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。如上图所示，t1到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。

二、操作步骤

本章要实现通过输入捕获，来获取TIM5_CH1(PA0)上面的高电平脉冲宽度，并从串口打印捕获结果。下面我们介绍库函数配置上述功能输入捕获的步骤：
① 初始化定时器和通道对应IO的时钟；
② 初始化IO口，模式为复用：GPIO_Init();
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
③设置引脚复用映射:
GPIO_PinAFConfig();
④初始化定时器ARR，PSC
TIM_TimeBaseInit();
⑤初始化输入捕获通道
TIM_ICInit();
⑥如果要开启捕获中断，
TIM_ITConfig();
NVIC_Init();
⑦使能定时器：TIM_Cmd();
⑧编写中断服务函数：TIMx_IRQHandler();

三、软件设计

我们将捕获 TIM5_CH1（PA0）上的高电平脉宽，通过 KEY_UP 按键输入高电平，并从串口打印高电平脉宽。基于上一篇代码
pwm.c文件：

#include "pwm.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"//TIM14 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
{		 					 //此部分需手动修改IO口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);  	//TIM14时钟使能    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); 	//使能PORTF时钟	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用为定时器14GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;           //GPIOF9GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器14//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性低TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM14在CCR1上的预装载寄存器TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);//ARPE使能 TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);  //使能TIM14										  
}  //              输入捕获实验函数
//
//
TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;//定时器5通道1输入捕获配置
//arr：自动重装值(TIM2,TIM5是32位的!!)
//psc：时钟预分频数
void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);  	//TIM5时钟使能    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTA时钟	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIOA0GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA0GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5); //PA0复用位定时器5TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化TIM5输入捕获参数TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 	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);TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;		//子优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器、}
//捕获状态
//[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
//[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
//[5:0]:捕获低电平后溢出的次数(对于32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;	//输入捕获状态		    				
u32	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)
//定时器5中断服务程序	 
void TIM5_IRQHandler(void)
{ 		    if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获	{if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)//溢出{	     if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了{if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获了一次TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF;}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;}	 }if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件{	if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)		//捕获到一个下降沿 		{	  			TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获到一次高电平脉宽TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//获取当前的捕获值.TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获}else  								//还未开始,第一次捕获上升沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			//清空TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;		//标记捕获到了上升沿TIM_Cmd(TIM5,DISABLE ); 	//关闭定时器5TIM_SetCounter(TIM5,0);TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);		//CC1P=1 设置为下降沿捕获TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5}		    }			     	    					   }TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

pwm.h文件：

#ifndef _TIMER_H
#define _TIMER_H
#include "sys.h"void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc);//新增TIM5_CH1_Cap_Init函数,用于输入捕获
void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc);#endif```
main.c文件：```c
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"//本实验代码放在pwm.c中extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;		//输入捕获状态		    				
extern u32	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值  int main(void)
{ long long temp=0;  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2delay_init(168);  //初始化延时函数uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200TIM14_PWM_Init(500-1,84-1);       	//84M/84=1Mhz的计数频率计数到500,PWM频率为1M/500=2Khz     TIM5_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,84-1); //以1Mhz的频率计数 while(1){delay_ms(10);TIM_SetCompare1(TIM14,TIM_GetCapture1(TIM14)+1); if(TIM_GetCapture1(TIM14)==300)TIM_SetCompare1(TIM14,0);			 if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)        //成功捕获到了一次高电平{temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F; temp*=0XFFFFFFFF;		 		         //溢出时间总和temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;		   //得到总的高电平时间printf("HIGH:%lld us\r\n",temp); //打印总的高点平时间TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			     //开启下一次捕获}}
}