stmf103c6t8外设——通用定时器输入捕获获取脉冲宽度时间

一、实验现象及电路图

1MHz计数频率的倒数即为测量时间的精度，为us级精度。

二、输入捕获电路框图

（TRC自从模式控制器较少用到，本次按黄色线进行配置）

在TIMx_CCMR1寄存器中查看输入捕获模式，配置IC1F、IC1PSC、CC1S几个位，如下图：

三、代码配置步骤

同前面输出捕获配置基本一致，?区别仅有IO口是否为复用，本文不再赘述。

1、gtim.c文件

#include "./BSP/TIMER/gtim.h"

TIM_HandleTypeDef g_timx_ic_handle;
/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y 输入捕获 初始化函数
 * @note
 *              通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候
 *              通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为36M, 所以定时器时钟 = 72Mhz
 *              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
 *              Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
 *
 * @param       arr: 自动重装值
 * @param       psc: 时钟预分频数
 * @retval      无
 */
/* 配置定时器基础工作参数 */
void TIMx_IC_Init(uint16_t pcs, uint16_t arr)
{
    g_timx_ic_handle.Instance = TIM4;                               /* 定时器4 */
    g_timx_ic_handle.Init.Prescaler = pcs;                          /* 定时器分频 */
    g_timx_ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;         /* 递增计数模式 */
    g_timx_ic_handle.Init.Period = arr;                             /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_ic_handle);
    
    
    TIM_IC_InitTypeDef g_timx_ic_chy = {0};                         /* 一般给初值，否则会出现随机数字 */
    g_timx_ic_chy.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;               /* 上升沿捕获 */
    g_timx_ic_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;           /* 映射到TI1上 */
    g_timx_ic_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                     /* 配置输入分频，不分频 */
    g_timx_ic_chy.ICFilter = 0;                                     /* 配置输入滤波器，不滤波 */
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_ic_handle, &g_timx_ic_chy, TIM_CHANNEL_1); /* 配置TIM4通道1 */

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_ic_handle,TIM_IT_UPDATE);           /* 使能更新中断 */
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_ic_handle,TIM_CHANNEL_1);           /* 开始捕获TIM4的通道1 */



}
/**
 * @brief       通用定时器输入捕获初始化接口
                HAL库调用的接口，用于配置不同的输入捕获
 * @param       htim:定时器句柄
 * @note        此函数会被HAL_TIM_IC_Init()调用
 * @retval      无
 */
/* 定时器输入捕获MSP初始化 */
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM4)                      /*输入通道捕获*/
    {
        GPIO_InitTypeDef g_init_struct;
    
        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();               /* 开启捕获IO的时钟 */
        __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();                /* 使能TIM4时钟 */
        
        g_init_struct.Pin = GPIO_PIN_6;             /* 输入捕获的GPIO口 */
        g_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;   /* 推挽输出 */
        g_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  /* 低速 */
        g_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;         /* 下拉 */
        
        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &g_init_struct);
        
        HAL_NVIC_SetPriority(TIM4_IRQn,1,3);        /* 抢占1，子优先级3 */
        HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM4_IRQn);              /* 开启ITM4中断 */
    }
}

/* 输入捕获状态(g_timxchy_cap_sta)
 * [7]  :0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
 * [6]  :0,还没捕获到高电平;1,已经捕获到高电平了.
 * [5:0]:捕获高电平后溢出的次数,最多溢出63次,所以最长捕获值 = 63*65536 + 65535 = 4194303
 *       注意:为了通用,我们默认ARR和CCRy都是16位寄存器,对于32位的定时器(如:TIM5),也只按16位使用。通用计数器为16位
 *       按1us的计数频率,最长溢出时间为:4194303 us, 约4.19秒
 *
 *      (说明一下：正常32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
 */
uint8_t g_timxchy_cap_sta = 0;    /* 输入捕获状态 */
uint16_t g_timxchy_cap_val = 0;   /* 输入捕获值 */


/**
 * @brief       定时器中断服务函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void TIM4_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&g_timx_ic_handle);  /* 定时器HAL库共用处理函数 */
}

/**
 * @brief       定时器输入捕获中断处理回调函数
 * @param       htim:定时器句柄指针
 * @note        该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM4)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0X80) == 0)                        /* 还未成功捕获 */
        {
            /* 捕获过程 */
            if (g_timxchy_cap_sta & 0X40)                           /* 捕获到一个下降沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta |= 0X80;                          /* 标记成功捕获到一次高电平脉宽 */
                g_timxchy_cap_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);  /* 获取当前的捕获值 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                      /* 一定要先清除原来的设置 */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_RISING); /* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
            }
            else /* 还未开始,第一次捕获上升沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta = 0;                              /* 清空 */
                g_timxchy_cap_val = 0;
                g_timxchy_cap_sta |= 0X40;                          /* 标记捕获到了上升沿 */
                __HAL_TIM_DISABLE(&g_timx_ic_handle);          /* 关闭定时器5 */
                __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_timx_ic_handle, 0);   /* 定时器5计数器清零 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                       /* 一定要先清除原来的设置！！ */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_FALLING); /* 定时器5通道1设置为下降沿捕获 */
                __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_ic_handle);           /* 使能定时器5 */
            }
        }
    }
}

/**
 * @brief       定时器更新中断回调函数
 * @param        htim:定时器句柄指针
 * @note        此函数会被定时器中断函数共同调用的，进入该函数表示发生了溢出（已经出现了高电平）
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM4)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0X80) == 0)                        /* 还未成功捕获 */
        {
            if (g_timxchy_cap_sta & 0X40)                           /* 已经捕获到高电平了 */
            {
                if ((g_timxchy_cap_sta & 0X3F) == 0X3F)             /* 高电平太长了,超过最大值63 */
                {
                    TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                     /* 一定要先清除原来的设置 */
                    TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_RISING);/* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
                    g_timxchy_cap_sta |= 0X80;                      /* 标记成功捕获了一次 */
                    g_timxchy_cap_val = 0XFFFF;
                }
                else                                                /* 累计定时器溢出次数 */
                {
                    g_timxchy_cap_sta++;
                }
            }
        }
    }
}

（1）回调函数（是本次的重点，了解回调函数的逻辑）

回调函数会在HAL_TIM_IRQHandler中断函数中被调用。

/**
 * @brief       定时器输入捕获中断处理回调函数
 * @param       htim:定时器句柄指针
 * @note        该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM4)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0X80) == 0)                        /* 还未成功捕获 */
        {
            /* 捕获过程 */
            if (g_timxchy_cap_sta & 0X40)                           /* 捕获到一个下降沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta |= 0X80;                          /* 标记成功捕获到一次高电平脉宽 */
                g_timxchy_cap_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);  /* 获取当前的捕获值 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                      /* 一定要先清除原来的设置 */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_RISING); /* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
            }
            else /* 还未开始,第一次捕获上升沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta = 0;                              /* 清空 */
                g_timxchy_cap_val = 0;
                g_timxchy_cap_sta |= 0X40;                          /* 标记捕获到了上升沿 */
                __HAL_TIM_DISABLE(&g_timx_ic_handle);          /* 关闭定时器5 */
                __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_timx_ic_handle, 0);   /* 定时器5计数器清零 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                       /* 一定要先清除原来的设置！！ */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_FALLING); /* 定时器5通道1设置为下降沿捕获 */
                __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_ic_handle);           /* 使能定时器5 */
            }
        }
    }
}

/**
 * @brief       定时器更新中断回调函数
 * @param        htim:定时器句柄指针
 * @note        此函数会被定时器中断函数共同调用的，进入该函数表示发生了溢出（已经出现了高电平）
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM4)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0X80) == 0)                        /* 还未成功捕获 */
        {
            if (g_timxchy_cap_sta & 0X40)                           /* 已经捕获到高电平了 */
            {
                if ((g_timxchy_cap_sta & 0X3F) == 0X3F)             /* 高电平太长了,超过最大值63 */
                {
                    TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1);                     /* 一定要先清除原来的设置 */
                    TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_ic_handle, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_RISING);/* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
                    g_timxchy_cap_sta |= 0X80;                      /* 标记成功捕获了一次 */
                    g_timxchy_cap_val = 0XFFFF;
                }
                else                                                /* 累计定时器溢出次数 */
                {
                    g_timxchy_cap_sta++;
                }
            }
        }
    }
}

2、main.c文件

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/TIMER/gtim.h"

extern uint8_t g_timxchy_cap_sta;    /* 输入捕获状态 */
extern uint16_t g_timxchy_cap_val;   /* 输入捕获值 */

int main(void)
{
    uint32_t temp = 0;
    uint8_t t = 0;
    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 */
    usart_init(115200);                                     /* 初始化串口 */
    led_init();
    key_init();
    TIMx_IC_Init(72 - 1, 0xFFFF);                           /* 以1Mhz的频率计数 捕获 */

    
    while(1)
    { 
        if (g_timxchy_cap_sta & 0X80)                           /* 成功捕获到了一次高电平 */
        {
            temp = g_timxchy_cap_sta & 0X3F;
            temp *= 65536;                                      /* 溢出时间总和 */
            temp += g_timxchy_cap_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 */
            g_timxchy_cap_sta = 0;                              /* 开启下一次捕获*/
        }

        t++;

        if (t > 20)                                             /* 200ms进入一次 */
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();                                      /* LED0闪烁 ,提示程序运行 */
        }
        
        delay_ms(10);

    }
}