STM32處理器輸入捕獲分析

前言：
1.博文基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6芯片和標準3.5.0庫；
2.如有不足之處，還請多多指教；

* 一 基本知識 *
1. 輸入捕獲的功能：用來測量脈寬或者測量信號頻率；
2. 輸了TIM6和TIM7外，其他定時器都有輸入捕獲功能；
3. 通用定時器輸入捕獲中斷和定時器更新中斷公用同一個中斷函數(shù)；

二 側(cè)脈寬工作原理
如何獲取一個脈沖的寬度（比如高電平）：
1. 開啟并設置好定時器的時鐘源 ，頻率為F；
2. 輸入需要檢測的脈沖；
3. 利用CNT計數(shù)器計算一個脈沖的上升沿和下降沿之間的脈寬

三 相關寄存器
TIMx_ARR，TIMx_PSC，TIMx_CCMRx，TIMx_CCERx，TIMx_DIER，TIMx_CRx，TIMx_CCR1，TIMx_SR，TIMx_EGR
哇~猛的一看，好多啊！將這個寄存器分成兩撥
一撥：TIMx_ARR，TIMx_PSC，TIMx_DIER，TIMx_CRx，TIMx_SR，TIMx_EGR
兩撥：TIMx_CCMRx，TIMx_CCERx，TIMx_CCR1，TIMx_DIER，TIMx_SR，TIMx_EGR
首先腦子要明白的是：定時器輸入捕獲需要配置定時器本身和輸入捕獲功能。第一撥里的寄存器就定時器配置本身所用到的，（為什么要配置自己？比如要測量一個外來脈寬的時候，定時器本身就是一個計時器，用來記錄要測量要測量脈寬的長度）；第二波里的寄存器配置的是輸入捕獲功能；（第一波寄存器是學定時器最基本的了，這個必須要懂，本博文講第二個）
（1）捕獲/比較模式寄存器TIMx_CCMR1(當然還有CCMR2,兩個寄存器配置CH1~4的輸入輸出)

捕獲作為輸入，因此我們只用圖片中寄存器的后下部分；
CC1S[1:0] : （1）決定定時為輸出（比較）或輸入（捕獲）模式；（2）決定IC1信號源的選擇（后邊詳細介紹）；
IC1PSC[1:0]：選擇對IC1的分頻模式（但是這個分頻和定時器TIMx_PSC寄存器的分頻并不太一樣，但功能是一樣的）
IC1F[3:0]：輸入捕獲1濾波器（詳細功能可以參考STM32手冊，這里這個功能不作為細說，本博文也用不到）

（2）捕獲/比較使能寄存器TIMx_CCER1

使能寄存器中除了對輸入使能的控制之外，還有對輸入輸出極性的控制；
（此時為輸入模式下）
CCxP ：設置輸入（捕獲）x的極性；置1時ICx發(fā)生上升沿時捕獲或觸發(fā)，置0時發(fā)生下降沿的時候捕獲或觸發(fā)；
CCxE：設置輸入（捕獲）x 的使能；置1時捕獲使能，置0時不進行捕獲；

（3）捕獲/比較寄存器TIMx_CCRx

捕獲：當滿足捕獲條件時，將TIMx_CNT的值送入相應的TIMx_CCRx寄存器中；
因此，在輸入模式下，此寄存器就是用來存放TIMx_CNT的值的；

（4）DMA/中斷使能寄存器 TIMx_DIER

這里多說一句：定時器所有的中斷使能控制都在這一個寄存器中，但是他們的中斷函數(shù)只有一個（只針對通用定時器）；
TDE：觸發(fā)DMA使能
CCxDE：捕獲/比較x的DMA請求；
UDE：更新DMA使能；
TIE：觸發(fā)中斷使能；
CCxIE：捕獲/比較中斷使能；（這四位決定輸入輸出時四個通道的中斷）
UIE：更新中斷使能；（就定時器CNT溢出啊什么的時候中斷使能）

（5）狀態(tài)寄存器TIMx_SR

TIF：產(chǎn)生了觸發(fā)中斷；
CCxOF：捕獲x重復標志；由硬件置1，軟件清0；這個重復的意思是當CCXIF已經(jīng)被置1的情況下，再次發(fā)生捕獲事件；
CCxIF：捕獲x中斷標記； 當CNT的值拷貝到CCRx完成后由硬件置1，軟件清0；
UF：更新中斷產(chǎn)生；

（6）事件發(fā)生寄存器TIMx_EGR

這個時間產(chǎn)生寄存器并不是說，當有事件產(chǎn)生了就去設置相應的位，這是狀態(tài)寄存器的活，此寄存器的活是軟件置位，使其相應的功能完成一個相應的操作；比如最低位的UG（更新事件），當執(zhí)行UG = 1操作時，將會產(chǎn)生一個更新事件，如果開啟了更新中斷，將會進入中斷函數(shù)；其它位功能也是類似；
TG：產(chǎn)生觸發(fā)事件；由軟件置1，硬件清0；
CCxG：捕獲/比較x事件；該位由軟件置1，由硬件清0；功能如下圖：

值得一提的是，當CCxIF和CCxOF位確實有一種很特別的關系；

四 寄存器的位配置與結(jié)合電路圖分析

這張圖是定時器總體電路框圖比較復雜，但是本博文的重點是用幾個紅箭頭所表示的輸入信號的信號鏈（圖中CH1為例），這個圖只需要看個大概，下面這個圖輸入電路的分解圖：

圖片均來自于STM32使用手冊，兩張圖片中，梯形是需要寄存器配置的地方，而且每個需要配置的地方都有寄存器位的標注，表示在相應的寄存器位中均可以找到配置方式；
而且從圖片中可以看出來:關于定時器輸入功能的配置，配置TIMx_CCERx和TIMx_CCMRx就好了；

五 編程步驟
步驟例程來自原子教程的庫函數(shù)開發(fā)模式；假設用TIM5_CH1來完成輸入捕獲實驗；TIM5_CH1默認輸入捕獲IO口為PA0；如果想用其他端口輸入
（1）開啟時鐘；
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE); //使能定時器時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能定時器輸出通道所對應的IO口；
（2）配置定時器自身TIM5
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

TIM_TimebaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//設置TIMx_CR1的CKD[2:0]位,將定時器的時鐘源分頻提供給輸入捕獲數(shù)字濾波器，此位為不分頻；TIM_TimebaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//設置TIMx_CR1的CMS[1:0]位，設置定時器的計數(shù)模式：向上計數(shù)；TIM_TimebaseInitStructure.TIM_Period=arr;//設置TIMx_ARRTIM_TimebaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;//設置TIMx_PSCTIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimebaseInitStructure);12345

（3）定時器輸出配置

結(jié)合著圖理解效果會更好；

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//設置TIMx_CCER的CCxE位，開啟要輸入的通道（CHx）；TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0000;//設置TIMx_CCMRx的[3：0]配置輸入濾波器，配置為0x0000則不進行濾波TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//設置CCERx_CCxP捕獲上升沿TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//設置TIMx_CCMRx的ICxPSC[1:0],設置ICx上的分頻為不分頻；TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//設置TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位，設置ICx的輸入源；所謂“Direct”也即是直接的意思，即ICx映射到TIx上；TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);123456

（4）相應的中斷配置（通用定時器內(nèi)部所有觸發(fā)的中斷只有一個對應的中斷函數(shù)）

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);123456

開啟相應的中斷：
TIM_ITConfig(TIM5，TIM_IT_CC1 " TIM_IT_Update , ENABLE);

（5）開啟定時器x
TIM_Cmd(TIM5 , ENABLE);

對原子提供的一個側(cè)脈寬程序理解

圖片中為一個輸入脈沖：我們要測量高電平的脈沖時間，很好理解的是，高電平在一個上升沿和下降沿的中間，所以總體解題思路應該是從計數(shù)器開始計數(shù)開始，到這個脈沖的下降沿時時鐘的時間減去上升沿時的時間；
圖片中的內(nèi)容為配置好定時器和輸入捕獲后，在中斷函數(shù)內(nèi)完成的程序；程序的步驟可以根據(jù)圖中標號：
① 此時設置好上升沿為觸發(fā)中斷，以及其他定時器配置；
② 此時產(chǎn)生了上升沿，進行捕獲操作，CNT內(nèi)的值捕獲到CCR內(nèi)，此時使CNT=0，CNT繼續(xù)開始計數(shù)；當完成捕獲，并且修改捕捉極性為下降沿捕獲，當下降沿來到時，將會再次觸發(fā)此中斷函數(shù)；
③ 此時產(chǎn)生了下降沿，觸發(fā)了中斷函數(shù)；
④ 清0 TIMx_SR寄存器中CCxOF和CCxIF位。
⑤ 將測量的脈沖寬度結(jié)果取出來，然后處理（液晶屏顯示），并且再次修改輸入捕獲極性為上升沿捕獲；