STM32F4系列HAL库配置定时器实验——输入捕获

输入捕获简单讲解

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。我们以测量周期和频率为例，用一个简图来说明输入捕获的原理

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15.1.1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。

STM32F4 的定时器，除了 TIM6 和 TIM7（这些是基本定时器），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。

你可以用输入捕获通道来检测信号发生器的，也可以用其他定时器输出PWM。

PWM

我记得PWM我是没有写的，这里简单提一下，其实就是再之前定时器配置的时候加一个CCR，通过ARR与CCR的值的比较选择引脚输出高低电平。

如下图：

我们在配置PWM时无非就是在CUBEmx里多了一个Pulse（脉宽）设置：

PULSE我设置为5，为ARR+1的一半，那么占空比为50%。

图中选择的是PWM1模式，即小于CCR时输出高电平，其余默认即可：

使能CCR寄存器的预装载功能

关闭快速输出模式

输出有效电平为高电平

由于STM32F4的最大时钟频率为84Mhz，那么，我设置的PWM的频率为84000000/（84*（9+1））=100KHZ，周期为1/100000s。

通用定时器可以用来输入捕获，我们用通用定时器即可

输入捕获HAL库配置

我们用两个定时器，一个用来输出PWM，一个用来输入捕获。

1.选芯片就不用我多说了，我选择的是STM32F401CCU6，因为我在Clion上编写时用F4很方便，STlink直接烧写进去，不用我不停动BOOT设置。

2.配置时钟，串口，STM32F4CCU6可以达到最大84MHz的输出

3.配置生成PWM定时器以及输入捕获定时器

这里我用TIM3生成我之前提到的相同频率的PWM，一个定时器可以输出多通道的PWM，我们任选其一生成即可，使用内部时钟（打勾）

之后，我们用TIM2的通道1输入捕获，同样内部时钟打勾

参数设置如下：

别忘了我们还要使能中断，在中断里进行计算

点击代码生成即可。

个人还是强推Clion，不久前才接触，他的代码补全和界面都比较高大上，这里给大家稚晖君的教程优雅的嵌入式开发

还有一个我们院的大佬的教程CLION配置

相关代码

鉴于大部分社区里直接给的代码连解释都不解释一下，很影响我们新手学习，

看到陌生的代码，人一般都愣一下：

这里我把我之前学习的关于这部分函数的视频给大家：MOOC

明确一下我们要使用的函数：

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//输入捕获回调函数

  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//输入捕获中断开启

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);//pwm定时器开启

  HAL_TIM_IC_Stop_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//输入捕获中断关闭

  uint32_t HAL_TIM_ReadCapturedValue(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)

那我们怎么去测呢？我们读到的值是捕获到上升沿的计数值，连续读两次，相减的值就是这段时间的计数值，而我们时钟也是一整段时间的计数值，用总计数值84000000/diff，不就是频率吗？将这个频率倒过来就是信号周期。

整个过程用前后台编程的思想，分工，主函数里显示计算，中断里读值，读两下，算一下。我们设置两个标志位，用于相互判断，这里计算输出完后才能再次捕获，两次捕获完之后才能计算输出。并且两次捕获依次进行。根据这样我们设置变量。

/* USER CODE BEGIN PV */

uint32_t DIff=0;//差值

uint8_t CaptureIndex=0;//捕获标志位

uint8_t MeasureFlag=0;//测量计算标志位

uint32_t CapVal1=0;//捕获值1

uint32_t CapVal2=0;//捕获值2

/* USER CODE END PV */

接下来主函数while中

if(MeasureFlag==1)//测量位判断

{

   if(CapVal2>=CapVal1)//注意这里分两种情况

   {

       DIff=CapVal2-CapVal1;

   }

   else

   {

       DIff=((4294967295+1-CapVal1)+CapVal2);//这种情况在捕获值1在一个计数周期的结束，而捕获值2是下个计数周期的开始

   }

   UART_printf(&huart1,"DIFF=%.8frn",DIff/1.0);

    UART_printf(&huart1,"Period=%.8fsrn",DIff/84000000.0);

   UART_printf(&huart1,"Fred=%dHzrn",84000000/DIff);

   UART_printf(&huart1,"rn");

   MeasureFlag=0;//置位测量标志位

    HAL_Delay(1000);

    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//再次开启下次捕获

}

  }

中断函数里捕获

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

if(htim->Instance==TIM2)

{

    if(htim->Channel==HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)//两次判断

    {

        if(CaptureIndex==0)//捕获标志位判断

        {

            CapVal1= HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//读捕获值1

            CaptureIndex=1;//捕获标志位=1

        }

        else if(CaptureIndex==1)//连续读值

        {

            CapVal2= HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2,TIM_CHANNEL_1);

            CaptureIndex=0;//捕获标志位置位

            MeasureFlag=1;//测量标志位置1

            HAL_TIM_IC_Stop_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//关闭中断

        }

        else

        {

            Error_Handler();//错误处理

        }

    }

}

}

串口重定向里使用，因为Clion里没有使用之前的Microlib库，所以必须换一个函数来重定向，加入#include "stdio.h" #include "stdarg.h"

以及

/* USER CODE BEGIN 0 */

int UART_printf(UART_HandleTypeDef *huart, const char *fmt, ...)

{

    va_list ap;

    va_start(ap, fmt);

    int length;

    char buffer[128];

    length = vsnprintf(buffer, 128, fmt, ap);

    HAL_UART_Transmit(huart, (uint8_t *)buffer, length, HAL_MAX_DELAY);

    va_end(ap);

    return length;

}

/* USER CODE END 0 */

这个重定向代码很神奇，在MSP432里也可以使用，甚至我在用串口屏也是用到了，有机会研究一下，或者有大佬可以给我留言讲解一下。

之后我们根据cubemx里的图接线（PA0-PA6，usart-USB转TTL），直接烧录。

和我们TIM3的PWM的设置是一样的。