代码收藏家技术教程 2024-02-22

STM32通用定时器输入捕获功能的使用及HAL库开发中寄存器的理解

摘要：将用 TIM2 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。

先理解一下输入捕获的概念以及原理，概念：可以用来测量脉冲宽度或者测量频率

原理可以用简图来说明，如图下：

如图所示，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
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。

简单的说，就是通过检测 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）存放到对应的通道的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）里面，完成一次捕获。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA 等。

下面我们需要了解，定时器的输入捕获功能需要用到那些寄存器

寄存器：TIMx_ARR ：自动重装载寄存器、 TIMx_PSC：预分频寄存器、 TIMx_CCMR1 ：
捕获
/
比较模式寄存器
1、 TIMx_CCER：
捕获
/
比较使能寄存器、 TIMx_DIER ：DMA/中断使能寄存器

、 TIMx_CR1：控制寄存器1 、TIMx_CCR1：捕获/比较寄存器

1、TIMx_ARR ：自动重装载寄存器，各位描述如下。

2、TIMx_PSC：预分频寄存器，各位描述如下。

该寄存器用设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。

3、TIMx_CCMR1 ：
捕获
/
比较模式寄存器
1，寄存器的各位描述如下

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，因为
TIMx
还有
CCMR2
这个寄存器，所以可以知道CCMR2 是用来控制通道
3
和通道 4。重点介绍一下TIMx_CCMR1
的
[7:0]
位，如下图所示。

其中CC1S[1:0]
，这两个位用于
CCR1
的通道配置，这里我们设置
IC1S[1:0]=01
，也就是配

置
IC1
映射在
TI1
上。

输入捕获
1
预分频器
IC1PSC[1:0]，1 次边沿就触发1 次捕获，所

以选择
00
就是了。

输入捕获 1 滤波器 IC1F[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。其中，

f
CK_INT
是定时器的输入频率（
TIMxCLK
），一般为
72Mhz
，而
f
DTS
则是根据
TIMx_CR1
的

CKD[1:0]
的设置来确定的，如果
CKD[1:0]
设置为
00
，那么
f
DTS
=
f
CK_INT。N 值就是滤波长度，举例子：假设 IC1F[3:0]=0011，并设置 IC1 映射到通道 1 上，且为上升沿触发，那么在捕获到上升沿的时候，再以 fCK_INT 的频率，连续采样到 8 次通道 1 的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断（如果开启了的话）。这样可以滤除那些高电平脉宽低于 8 个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。这里，我们不做滤波处理，所以设置 IC1F[3:0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获。

4、
捕获
/
比较使能寄存器：
TIMx_CCER
，该寄存器的各位描述如下图