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stm32f407通用定时器输入捕获

通用定时器输入捕获通用定时器作为输入捕获的使用。

我们用TIM5的通道1(PA0)来做输入捕获,捕获PA0上高电平的脉宽(用KEY_UP按键输入高电平),通过串口来打印高电平脉宽时间。

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,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。

STM32F4的定时器,除了TIM6和TIM7,其他定时器都有输入捕获功能。

STM32F4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。

这里我们用TIM5_CH1来捕获高电平脉宽。

============================================================== =====================捕获/比较通道(例如:通道1 输入阶段)============================================================== =====================接下来介绍我们需要用到的一些寄存器配置,需要用到的寄存器:TIMx_ARR、TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1 (这里的x=5)。

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。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------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:TIMx 捕获/比较模式寄存器1 (TIMx_CCMR1)TIMx capture/compare mode register 1 偏移地址:0x18 复位值:0x0000当在输入捕获模式下使用的时候,对应图的第二行描述,从图中可以看出,TIMx_CCMR1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(详见《STM32F4xx中文参考手册》435页,15.4.8节)。

这里我们用到的是TIM5的捕获/比较通道1,我们重点介绍TIMx_CCMR1的[7:0]位(其高8位配置类似),TIMx_CCMR1的[7:0]位详细描述见图所示:位7:4 IC1F:输入捕获1滤波器(Input capture 1 filter)此位域可定义TI1输入的采样频率和适用于TI1的数字滤波器带宽。

数字滤波器由事件计数器组成,每N 个事件才视为一个有效边沿:0000:无滤波器,按f DTS频率进行采样1000:f SAMPLING=f DTS/8,N=60001:f SAMPLING=f CK_INT,N=2 1001:f SAMPLING=f DTS/8,N=80010:f SAMPLING=f CK_INT,N=4 1010:f SAMPLING=f DTS/16,N=50011:f SAMPLING=f CK_INT,N=8 1011:f SAMPLING=f DTS/16,N=60100:f SAMPLING=f DTS/2,N=6 1100:f SAMPLING=f DTS/16,N=80101:f SAMPLING=f DTS/2,N=8 1101:f SAMPLING=f DTS/32,N=50110:f SAMPLING=f DTS/4,N=6 1110:f SAMPLING=f DTS/32,N=60111:f SAMPLING=f DTS/4,N=8 1111:f SAMPLING=f DTS/32,N=8注意:在当前硅版本中,当ICxF[3:0]= 1、2或3时,将用CK_INT代替公式中的f DTS。

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84Mhz/168Mhz(看该定时器在哪个总线上),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f CK_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。

位3:2 IC1PSC:输入捕获1预分频器(Input capture 1 prescaler)此位域定义CC1输入(IC1)的预分频比。

只要CC1E=0(TIMx_CCER寄存器),预分频器便立即复位。

00:无预分频器,捕获输入上每检测到一个边沿便执行捕获01:每发生2个事件便执行一次捕获10:每发生4个事件便执行一次捕获11:每发生8个事件便执行一次捕获输入捕获1预分频器IC1PSC[1:0],我们是1次边沿就触发1次捕获,所以选择00。

位1:0 CC1S:捕获/比较1选择(Capture/Compare 1 selection)此位域定义通道方向(输入/输出)以及所使用的输入。

00:CC1通道配置为输出01:CC1通道配置为输入,IC1映射到TI1上10:CC1通道配置为输入,IC1映射到TI2上11:CC1通道配置为输入,IC1映射到TRC上。

此模式仅在通过TS位(TIMx_SMCR寄存器)选择内部触发输入时有效注意:仅当通道关闭时(TIMx_CCER中的CC1E = 0),才可向CC1S位写入数据。

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。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TIMx 捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)TIMx capture/compare enable register 偏移地址:0x20 复位值:0x0000位1 CC1P:捕获/比较1输出极性(Capture/Compare 1output Polarity)。

CC1通道配置为输出:0:OC1高电平有效1:OC1低电平有效CC1 通道配置为输入:CC1NP/CC1P位可针对触发或捕获操作选择TI1FP1和TI2FP1的极性。

00:非反相/上升沿触发电路对TIxFP1上升沿敏感(在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作),TIxFP1未反相(在门控模式或编码器模式下执行触发操作)。

01:反相/下降沿触发电路对TIxFP1下降沿敏感(在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作),TIxFP1反相(在门控模式或编码器模式下执行触发操作)。

10:保留,不使用此配置。

11:非反相/上升沿和下降沿均触发电路对TIxFP1上升沿和下降沿都敏感(在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作)位0 CC1E:捕获/比较1输出使能(Capture/Compare 1 output enable)。

CC1通道配置为输出:0:关闭––OC1未激活1:开启––在相应输出引脚上输出OC1信号CC1通道配置为输入:此位决定了是否可以实际将计数器值捕获到输入捕获/比较寄存器1 (TIMx_CCR1) 中。

0:禁止捕获1:使能捕获所以要使能输入捕获,必须设置CC1E=1,而CC1P则根据自己的需要来配置。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------接下来我们再看看DMA/中断使能寄存器:TIMx_DIER,该寄存器的各位描述见图TIMx_ DIER 寄存器各位描述我们需要用到中断来处理捕获数据,所以必须开启通道1的捕获比较中断,即CC1IE设置为1。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------控制寄存器:TIMx_CR1,我们只用到了它的最低位,也就是用来使能定时器的。

控制寄存器1(TIMx_CR1)位9:8 CKD:时钟分频(Clock division)此位域指示定时器时钟(CK_INT) 频率与数字滤波器所使用的采样时钟(ETR、TIx之间的分频比,00:t DTS = t CK_INT 01:t DTS = 2 × t CK_INT10:t DTS = 4 × t CK_INT 11:保留------------------------------------------------------------------------------- 最后再来看看捕获/比较寄存器1:TIMx_CCR1,该寄存器用来存储捕获发生时,TIMx_CNT的值,我们从TIMx_CCR1就可以读出通道1捕获发生时刻的TIMx_CNT值,通过两次捕获(一次上升沿捕获,一次下降沿捕获)的差值,就可以计算出高电平脉冲的宽度(注意,对于脉宽太长的情况,还要计算定时器溢出的次数)。

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