1)实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板2)摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子
图 14.1.1 输入捕获脉宽测量原理
如图 14.1.1 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。
输入捕获的原理，我们就介绍到这。
STM32F767 的定时器，除了 TIM6 和 TIM7，其他定时器都有输入捕获功能。STM32F767
的输入捕获，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。
本章我们用到 TIM5_CH1 来捕获高电平脉宽，捕获原理如图 14.1.1 所示，这里我们就不再
多说了。接下来，我们介绍我们本章需要用到的一些寄存器配置，需要用到的寄存器有：TIMx_ARR、
TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1 这些寄存
器在前面 2 章全部都有提到(这里的 x=5)，我们这里就不再全部罗列了，我们这里针对性的介绍
这几个寄存器的配置。
首先 TIMx_ARR 和 TIMx_PSC，这两个寄存器用来设自动重装载值和 TIMx 的时钟分频，
用法同前面介绍的，我们这里不再介绍。
再来看看捕获/比较模式寄存器 1：TIMx_CCMR1，这个寄存器在输入捕获的时候，非常有
用，有必要重新介绍，该寄存器的各位描述如图 14.1.2 所示：
图 14.1.3 TIMx_CCMR1 [7:0]位详细描述
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(关于 IC1，TI1 不明白的，可以看《STM32F7 中文参考手册》651 页的图
19.1 通用定时器框图)，即 CC1 对应 TIMx_CH1。
输入捕获 1 预分频器 IC1PSC[1:0]，这个比较好理解。我们是 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，
是定时器的输入频率(TIMxCLK)，一般为 54Mhz/108Mhz(看该定时器在那个总线上)，而
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
=
。
N 值就是滤波长度，举个简单的例子：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
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。
再来看看捕获/比较使能寄存器：TIMx_CCER，该寄存器的各位描述见图 14.1.3(在第 14
章)。本章我们要用到这个寄存器的最低 2 位，CC1E 和 CC1P 位。这两个位的描述如图 14.1.4
所示：
2)初始化 TIM5,设置 TIM5 的 ARR 和 PSC。
和上一讲 PWM 输出实验一样，当使用定时器做输入捕获功能时，在 HAL 库中并不使用定
时器初始化函数 HAL_TIM_Base_Init 来实现，而是使用输入捕获特定的定时器初始化函数
HAL_TIM_IC_Init。当我们使用函数 HAL_TIM_IC_Init 来初始化定时器的输入捕获功能时，该
函数内部会调用输入捕获初始化回调函数HAL_TIM_IC_MspInit 来初始化与 MCU 无关的步骤。
函数 HAL_TIM_IC_Init 声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim);
该函数非常简单，和 HAL_TIM_Base_Init 函数以及函数 HAL_TIM_PWM_Init 使用方法是
一模一样的，这里我们就不累赘。
回调函数 HAL_TIM_IC_MspInit 声明如下：
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim);
该函数使用方法和 PWM 初始化回调函数 HAL_TIM_PWM_MspInit 使用方法一致。一般情
况下，输入捕获初始化回调函数中会编写步骤 1 内容，以及后面讲解的 NVIC 配置。
有了 PWM 实验基础知识，这两个函数的使用就非常简单，这里我们列出该步骤程序如下：
TIM_HandleTypeDef TIM5_Handler;
TIM5_Handler.Instance=TIM5; //通用定时器 5
TIM5_Handler.Init.Prescaler=89; //分频系数
TIM5_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;
//向上计数器
TIM5_Handler.Init.Period= 0XFFFFFFFF;
//自动装载值
TIM5_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; //时钟分频银子
HAL_TIM_IC_Init(&TIM5_Handler);//初始化输入捕获时基参数
3)设置 TIM5 的输入捕获参数，开启输入捕获。
TIM5_CCMR1 寄存器控制着输入捕获 1 和 2 的模式，包括映射关系，滤波和分频等。这里
我们需要设置通道 1 为输入模式，且 IC1 映射到 TI1(通道 1)上面，并且不使用滤波(提高响应
速度)器。HAL 库是通过 HAL_TIM_IC_ConfigChannel 函数来初始化输入比较参数的：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim,
TIM_IC_InitTypeDef* sConfig, uint32_t Channel);
该函数有三个参数，第一个参数是定时器初始化结构体指针类型，该参数很好理解。第二
个参数是设置要初始化的定时器通道值，取值范围为 TIM_CHANNEL_1~ TIM_CHANNEL_4。
接下来我们着重讲解第二个入口参数 sConfig，该参数是 TIM_IC_InitTypeDef 结构体指针类型，
它是真正用来初始化定时器通道的捕获参数的。该结构体类型定义为：
typedef struct
{
uint32_t ICPolarity;
uint32_t ICSelection;
uint32_t ICPrescaler;
uint32_t ICFilter;
} TIM_IC_InitTypeDef;
成员变量 ICPolarity 用来设置输入信号的有效捕获极性 ， 取 值 范 围 为 ：
TIM_ICPOLARITY_RISING(上升沿捕获)，TIM_ICPOLARITY_FALLING(下降沿捕获)和
TIM_ICPOLARITY_BOTHEDGE(双边沿)捕获。实际上，HAL 还提供了设置输入捕获极性以
及清除输入捕获极性设置方法。如下：
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1);//清除极性设置
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_FALLING);//定时器 5 通道 1 设置为下降沿捕获
成员变量 ICSelection 用来设置映射关系，我们配置 IC1 直接映射在 TI1 上，选择
TIM_ICSELECTION_DIRECTTI。
成员变量ICPrescaler用来设置输入捕获分频系数，可以设置为TIM_ICPSC_DIV1(不分频)，
TIM_ICPSC_DIV2(2 分频)，TIM_ICPSC_DIV4(4 分频)以及 TIM_ICPSC_DIV8(8 分频)，
本实验需要设置为不分频，所以选值为 TIM_ICPSC_DIV1。
成员变量 ICFilter 用来设置滤波器长度，这里我们不使用滤波器，所以设置为 0。
本实验，我们要设置输入捕获参数为：上升沿捕获，不分频，不滤波，同时 IC1 映射到 TI1(通
道 1)上，实例代码如下：
TIM_IC_InitTypeDef TIM5_CH1Config;
TIM5_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING; //上升沿捕获
TIM5_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//IC1 映射到 TI1 上
TIM5_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频，不分频
TIM5_CH1Config.ICFilter=0; //配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM5_Handler,&TIM5_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);
4)使能捕获和更新中断(设置 TIM5 的 DIER 寄存器)
因为我们要捕获的是高电平信号的脉宽，所以，第一次捕获是上升沿，第二次捕获时下降
沿，必须在捕获上升沿之后，设置捕获边沿为下降沿，同时，如果脉宽比较长，那么定时器就
会溢出，对溢出必须做处理，否则结果就不准了，不过，由于 STM32F7 的 TIM5 是 32 位定时
器，假设计数周期为 1us，那么需要 4294 秒才会溢出一次，这基本上是不可能的。这两件事，
我们都在中断里面做，所以必须开启捕获中断和更新中断。
HAL 库中开启定时器中断方法在定时器中断实验已经讲解，方法为：
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM5_Handler,TIM_IT_UPDATE); //使能更新中断
实际上，由于本章使用的是定时器的输入捕获功能，HAL 还提供了一个函数同时用来开启
定时器的输入捕获通道和使能捕获中断，该函数为：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start_IT (TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
实际上该函数同时还使能了定时器，一个函数具备三个功能。
如果我们不需要开启捕获中断，只是开启输入捕获功能，HAL 库函数为：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start (TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
5)使能定时器(设置 TIM5 的 CR1 寄存器)
在步骤 4 中，如果我们调用了函数 HAL_TIM_IC_Start_IT 来开启输入捕获通道以及输入捕
获中断，实际上它同时也开启了相应的定时器。单独的开启定时器的方法为：
__HAL_TIM_ENABLE(); //开启定时器方法
6)设置 NVIC 中断优先级
因为我们要使用到中断，所以我们在系统初始化之后，需要先设置中断优先级，这里方法
跟我们前面讲解一致，这里我们就不累赘了。、
这里大家要注意，一般情况下 NVIC 配置我们都会放在 MSP 回调函数中。对于输入捕获功
能，回调函数是我们步骤 2 讲解的函数 HAL_TIM_IC_MspInit。
7) 编写中断服务函数
最后编写中断服务函数。定时器 5 中断服务函数为：
void TIM5_IRQHandler(void);
和定时器中断实验一样，一般情况下，我们都不把中断控制逻辑直接编写在中断服务函数
中，因为 HAL 库提供了一个共用的中断处理入口函数 HAL_TIM_IRQHandler，该函数中会对
中断来源进行判断然后调用相应的中断处理回调函数。HAL 库提供了多个中断处理回调函数，
本章实验，我们要使用到更新中断和捕获中断，所以我们要使用的回调函数为：
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);//更新(溢出)中断
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);//捕获中断
我们只需要在我们工程中，重新定义这两个函数，编写中断处理控制逻辑即可。
14.2 硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
1) 指示灯 DS0
2) KEY_UP 按键
3) 串口
4) 定时器 TIM3
5) 定时器 TIM5
前面 4 个，在之前的章节均有介绍。本节，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。同时我们保留上节的 PWM 输
出，大家也可以通过用杜邦线连接 PF9 和 PA0，来测量 PWM 输出的高电平脉宽。
14.3 软件设计
相比上一章讲解的 PWM 实验，我们直接在 timer.c 和 timer.h 中直接添加了输入捕获相关程
序。对于输入捕获，我们也同样使用的定时器相关操作，所以相比上一实验我们并没有添加其
他任何 HAL 库文件。
接下来我们来看看 timer.c 文件中新增的内容如下：
TIM_HandleTypeDef TIM5_Handler; //定时器 5 句柄
//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)
{
TIM_IC_InitTypeDef TIM5_CH1Config;
TIM5_Handler.Instance=TIM5;
//通用定时器 5
TIM5_Handler.Init.Prescaler=psc;
//分频系数
TIM5_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;
//向上计数器
TIM5_Handler.Init.Period=arr;
//自动装载值
TIM5_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; //时钟分频银子
HAL_TIM_IC_Init(&TIM5_Handler); //初始化输入捕获时基参数
TIM5_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING;
//上升沿捕获
TIM5_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; //映射到 TI1 上
TIM5_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
//配置输入分频，不分频
TIM5_CH1Config.ICFilter=0;
//配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM5_Handler,&TIM5_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);
//配置 TIM5 通道 1
HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1);
//开启 TIM5 的捕获通道 1，并且开启捕获中断
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM5_Handler,TIM_IT_UPDATE); //使能更新中断
}
//定时器 5 底层驱动，时钟使能，引脚配置
//此函数会被 HAL_TIM_IC_Init()调用
//htim:定时器 5 句柄
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();
//使能 TIM5 时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
//开启 GPIOA 时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;
//PA0
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
//复用推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;
//下拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
//高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF2_TIM5;
//PA0 复用为 TIM5 通道 1
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
//初始化 PA0
HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn,2,0); //设置中断优先级，抢占 2，子优先级 0
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn); //开启 ITM5 中断通道
}
//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 中断服务函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{
HAL_TIM_IRQHandler(&TIM5_Handler);//定时器共用处理函数
}
//定时器更新中断(溢出)中断处理回调函数， 在 HAL_TIM_IRQHandler 中会被调用
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//更新中断发生时执行
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
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++;
}
}
}
//定时器输入捕获中断处理回调函数，该函数在 HAL_TIM_IRQHandler 中会被调用
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//捕获中断发生时执行
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
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=
HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1);
//获取当前的捕获值.
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,
TIM_CHANNEL_1); //清除设置
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_RISING);//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
__HAL_TIM_DISABLE(&TIM5_Handler); //关闭定时器 5
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM5_Handler,0);
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,
TIM_CHANNEL_1); //清除原来设置
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM5_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_FALLING);//下降沿捕获
__HAL_TIM_ENABLE(&TIM5_Handler);//使能定时器 5
}
}
}
此部分代码包含 5 个函数。函数 TIM5_CH1_Cap_Init 和回调函数 HAL_TIM_IC_MspInit
共同用来实现 14.1 小节讲解的步骤 1~6。TIM5_IRQHandler 是 TIM5 的中断服务函数，该函数
内部和定时器中断实验一样，只有一行代码就是直接调用函数 HAL_TIM_IRQHandler。根据我
们前面的讲解，函数 HAL_TIM_IRQHandler 内部会对中断来源进行判断(中断标志位)，然后
分别调用对应的中断处理回调函数 ，最后还会自动清除相应的中断标志位 。函数
HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 和 HAL_TIM_IC_CaptureCallback 就是我们要着重讲解的定时
器更新中断(溢出)以及输入捕获中断处理回调函数。
同时，在该文件中我们还定义了两个全局变量，用于辅助实现高电平捕获。其中
TIM5CH1_CAPTURE_STA，是用来记录捕获状态，该变量类似我们在 usart.c 里面自行定义的
USART_RX_STA 寄存器(其实就是个变量，只是我们把它当成一个寄存器那样来使用)。
TIM5CH1_CAPTURE_STA 各位描述如表 14.3.1 所示：
图 14.4.1 PWM 控制 DS0 亮度
从上图可以看出，其中有 2 次高电平在 100us 以内的，这种就是按键按下时发生的抖动。
这就是为什么我们按键输入的时候，一般都需要做防抖处理，防止类似的情况干扰正常输入。
大家还可以用杜邦线连接 PA0 和 PB1，看看上一节中我们设置的 PWM 输出的高电平是如何变
化的。
14.5 STM32CubeMX 配置定时器输入捕获功能
使用 STM32CubeMX 配置输入捕获功能初始化代码步骤如下：
① 在 Pinout->TIM5 配置项中，配置 Channel1 的值为 Input Capture direct mode，然后选中
Internal Clock。操作过程如下图 14.5.1 所示：
③ 进入 Configuration->NVIC 配置页，在弹出的界面中点击 NVIC 选项卡，配置 Interrupt
Table 中的 TIM5 global interrupt，使能中断，配置抢占优先级和响应优先级。
配置完上面步骤后，生成代码。在生成的代码中，并没有使能相应中断的代码，也没有改
写中断处理回调函数，这些都是用户根据自己需要来编写的，这也说明 STM32CubeMX 不是万
能的，大家还得认真学习 STM32 基础知识。
相关资源：阿P软件之划词复制v1.20绿色版-其它代码类资源-CSDN文库
来源：weixin_39791349
声明：本站部分文章及图片转载于互联网，内容版权归原作者所有，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！