「正点原子NANO STM32开发板资料连载」第十五章输入捕获实验

1）实验平台：ALIENTEK NANO STM32F411 V1开发板
2）摘自《正点原子STM32F4 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


第十五章输入捕获实验
上一章，我们介绍了 STM32F4 的通用定时器作为 PWM 输出的使用方法，这一章，我们将向大家介绍通用定时器作为输入捕获的使用。在本章中，我们将用 tiM2 的通道 1（PA0）来做输入捕获，捕获 PA0 上高电平的脉宽（用 KEY_UP 按键输入高电平），通过串口打印高电平脉宽时间，从本章分为如下几个部分：
15.1 输入捕获简介
15.2 硬件设计
15.3 软件设计
15.4 下载验证
15.5 STM32CubeMX 配置定时器输入捕获功能
15.1 输入捕获简介
输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。我们与测量脉宽为例，用一个简图来说明输入捕获的原理，如图 15.1.1 所示：

如图 15.1.1 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。
在 STM32F411 的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。
本章我们用到 TIM2_CH1 来捕获高电平脉宽，捕获原理如图 15.1.1 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 15.1.2 所示：

当在输入捕获模式下使用的时候，对应图 15.1.2 的第二行描述，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（详见《STM32F411xC/E 参考手册》364 页，13.4.8 节）。
这里我们用到的是 TIM2 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 15.1.3 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（关于 IC1，TI1 不明白的，可以看《STM32F411xC/E 参考手册》316 页
的图 87-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，
fCK_INT
是定时器的输入频率（TIMxCLK），一般为 96Mhz，而 fDTS 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 fDTS = fCK_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 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。
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 14.1.2（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 15.1.3
所示：


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 13.1.2
（在第 13 章），本章，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，这里前
面两章都有介绍，请大家参考前面的章节。
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。
至此，我们把本章要用的几个相关寄存器都介绍完了，本章要实现通过输入捕获，来获取
TIM2_CH1(PA0)上面的高电平脉冲宽度，并从串口打印捕获结果。下面我们介绍输入捕获的配
置步骤：
1）开启 TIM2 时钟，配置 PA0 为复用功能（AF1），并开启下拉电阻。
要使用 TIM2，我们必须先开启 TIM2 的时钟。同时我们要捕获 TIM2_CH1 上面的高电平
脉宽，所以先配置 PA0 为带下拉的复用功能，同时，为了让 PA0 的复用功能选择连接到 TIM2，
所以设置 PA0 的复用功能为 AF1，即连接到 TIM2 上面。
开启定时器和 GPIO 时钟的方法和上一章是一样的，这里我们就不做过多讲解。
配置PA0为复用功能，并开启下拉功能也和上一章一样是通过函数HAL_GPIO_Init来实现。
由于这一步配置过程和上一章几乎没有区别，所以这里我们直接列出配置代码：
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
//使能 TIM2 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_INPUT; //复用输入
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;
//下拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
//高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF1_TIM2;
//PA0 复用为 TIM2 通道 1
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
跟上一讲 PWM 输出类似，这里我们使用的是定时器 2 的通道 1。
2）初始化 TIM2,设置 TIM2 的 ARR 和 PSC。
当上一讲 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_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 TIM2_Handler;
TIM2_Handler.Instance=TIM2;
//通用定时器 2
TIM2_Handler.Init.Prescaler=psc;
//分频系数
TIM2_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP; //向上计数器
TIM2_Handler.Init.Period=arr;
//自动装载值
TIM2_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//时钟分频银子
HAL_TIM_IC_Init(&TIM2_Handler);//初始化输入捕获时基参数
3）设置 TIM2 的输入比较参数，开启输入捕获
TIM2_CCMR1 寄存器控制着输入捕获 1 和 2 的模式，包括映射方式，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_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）和 TIM_ICPOLARITY_FALLING（下降沿捕获）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(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1); //清除极性设置
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_FALLING);//定时器 2 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 TIM2_CH1Config;
TIM2_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING;
//上升沿捕获
TIM2_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//映射到 TI1 上
TIM2_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
//配置输入分频，不分频
TIM2_CH1Config.ICFilter=0;
//配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM2_Handler,&TIM2_CH1Config,TIM_CHANNEL_1);
//配置 TIM2 通道 1
4）使能捕获和更新中断（设置 TIM2 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。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(&TIM2_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，知识开启输入捕获功能，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 TIM2 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
跟前面讲解一致，这里我们就不累赘了。
这里大家要注意，一般清除下 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 2 中断服务函数为：
void TIM2_IRQHandler(void)；
和定时器中实验一样，一帮情况下，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参数 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)//更新中断（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。
15.2 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 TIM2
前面 3 个，在之前的章节均有介绍。本节，我们将捕获 TIM2_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。
15.3 软件设计
打开光盘的输入捕获实验，可以看到，我们的工程和上一个实验没有什么改动。因为我们
的输入捕获代码是直接添加在 timer.c 和 timer.h 中。同时输入捕获相关的库函数还是在
stm32f4xx_hal_tim.c 和 stm32f4xx_hal_tim.h 文件中。
我们在 timer.c 里面加入如下代码：
TIM_HandleTypeDef TIM2_Handler; //定时器 2 句柄
//定时器 2 通道 1 输入捕获配置
//arr：自动重装值(TIM2 是 16 位的!!)
//psc：时钟预分频数
void TIM2_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
{
TIM_IC_InitTypeDef TIM2_CH1Config;
TIM2_Handler.Instance=TIM2;
//通用定时器 2
TIM2_Handler.Init.Prescaler=psc;
//分频系数
TIM2_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP; //向上计数器
TIM2_Handler.Init.Period=arr;
//自动装载值
TIM2_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//时钟分频因子
TIM2_Handler.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
//使能自动重载
HAL_TIM_IC_Init(&TIM2_Handler); //初始化输入捕获时基参数
TIM2_CH1Config.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING; //上升沿捕获
TIM2_CH1Config.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//映射到 TI1 上
TIM2_CH1Config.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频，不分频
TIM2_CH1Config.ICFilter=0; //配置输入滤波器，不滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM2_Handler,&TIM2_CH1Config,
TIM_CHANNEL_1); //配置 TIM2 通道 1
HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1);
//开启 TIM2 的捕获通道 1，并且开启捕获中断
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM2_Handler,TIM_IT_UPDATE); //使能更新中断
HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,0);
//设置中断优先级，抢占优先级 2，子优先级 0
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
//开启 ITM2 中断通道
}
//定时器 2 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 2 句柄
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
//使能 TIM2 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_INPUT; //复用输入
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;
//下拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
//高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF1_TIM2;
//PA0 复用为 TIM2 通道 1
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,0);//设置中断优先级，抢占优先级 2，子优先级 0
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn); //开启 TIM2 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
u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u32 TIM2CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
//定时器 2 中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
HAL_TIM_IRQHandler(&TIM2_Handler); //定时器共用处理函数
}
//定时器更新中断（计数溢出）中断处理回调函数， 该函数在 HAL_TIM_IRQHandler 中会
被调用
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
//更新中断（溢出）发生时执行
{
if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF;
}else TIM2CH1_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((TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X40)//捕获到一个下降沿
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获到一次高电平脉宽
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM2_Handler,
TIM_CHANNEL_1);//获取当前的捕获值.
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1);
//一定要先清除原来的设置！！
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_RISING);//配置 TIM2 通道 1 上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;
//清空
TIM2CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM2CH1_CAPTURE_STA|=0X40;
//标记捕获到了上升沿
__HAL_TIM_DISABLE(&TIM2_Handler); //关闭定时器 2
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM2_Handler,0);
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1);
//一定要先清除原来的设置！！
TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIM2_Handler,TIM_CHANNEL_1,
TIM_ICPOLARITY_FALLING);//定时器 2 通道 1 设置为下降沿捕获
__HAL_TIM_ENABLE(&TIM2_Handler);//使能定时器 2
}
}
}
此部分代码包含5个函数，其中TIM2_CH1_Cap_Init函数和回调函数HAL_TIM_IC_MspInit
共同用来实现 15.1 小节讲解的步骤 1~7。TIM2_IRQHandler 是 TIM2 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
TIM2CH1_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)。
TIM2CH1_CAPTURE_STA 各位描述如表 15.3.1 所示：


另外一个变量 TIM2CH1_CAPTURE_VAL，则用来记录捕获到下降沿的时候，TIM2_CNT
的值。
现在我们来介绍一下，捕获高电平脉宽的思路：首先，设置 TIM2_CH1 捕获上升沿，这在
TIM2_Cap_Init 函数执行的时候就设置好了，然后等待上升沿中断到来，当捕获到上升沿中断，
此时如果 TIM2CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位为 0，则表示还没有捕获到新的上升沿，就先把
TIM2CH1_CAPTURE_STA、TIM2CH1_CAPTURE_VAL 和 TIM2->CNT 等清零，然后再设置
TIM2CH1_CAPTURE_STA 的第 6 位为 1，标记捕获到高电平，最后设置为下降沿捕获，等待
下降沿到来。如果等待下降沿到来期间，定时器发生了溢出，就在 TIM2CH1_CAPTURE_STA
里面对溢出次数进行计数，当最大溢出次数来到的时候，就强制标记捕获完成（虽然此时还没
有捕获到下降沿）。当下降沿到来的时候，先设置 TIM2CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位为 1，
标记成功捕获一次高电平，然后读取此时的定时器值到 TIM2CH1_CAPTURE_VAL 里面，最后
设置为上升沿捕获，回到初始状态。
这样，我们就完成一次高电平捕获了，只要 TIM2CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位一直为 1，
那么就不会进行第二次捕获，我们在main函数处理完捕获数据后，将TIM2CH1_CAPTURE_STA
置零，就可以开启第二次捕获。
timer.h 头文件内容比较简单，主要是函数申明，这里我们不做过多讲解。
接下来我们看看 main 函数内容：
extern u8 TIM2CH1_CAPTURE_STA;
//输入捕获状态
extern u32 TIM2CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
int main(void)
{
u16 t=0;
long long temp=0;
HAL_Init();
//初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(96,4,2,4);
//设置时钟,96Mhz
delay_init(96);
//初始化延时函数
uart_init(115200);
//初始化串口
LED_Init();
//初始化 LED
TIM2_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,96-1);//以 1Mhz 的频率计数
while(1)
{
delay_ms(10);
if(TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X80) //成功捕获到了一次高电平
{
temp=TIM2CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
temp*=0XFFFFFFFF;
//溢出时间总和
temp+=TIM2CH1_CAPTURE_VAL;
//得到总的高电平时间
printf("HIGH:%lld usrn",temp);//打印总的高点平时间
TIM2CH1_CAPTURE_STA=0;
//开启下一次捕获
}
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
在 main 函数中，通过设置 TIM2_Cap_Init(0XFFFFFFFF,96-1)，将 TIM2_CH1 的捕获计数
器设计为 1us 计数一次，并设置重装载值为最大，所以我们的捕获时间精度为 1us。
主函数通过 TIM2CH1_CAPTURE_STA 的第 7 位，来判断有没有成功捕获到一次高电平，
如果成功捕获，则将高电平时间通过串口输出到电脑。
至此，我们的软件设计就完成了。
15.4 下载验证
在完成软件设计之后，将我们将编译好的文件下载到 NANO STM32F4 开发板上，可以看
到 DS0 在闪烁，证明程序已经正常在跑了，我们再打开串口调试助手，选择对应的串口，然后
按 KEY_UP 按键，可以看到串口打印的高电平持续时间，如图 15.4.1 所示：


15.5 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 TIMERS->TIM2 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 15.5.1 所示：


② 进入 Configuration->Parameter Setting 配置项，Counter Settings 配置栏下面的五个选项 就是用来配置定时器的预分频系数，自动装载值，计数模式，时钟分频因子。在界面的 Input Capture Channel 1 配置栏配置输入捕获通道 1 的捕获极性，分频系数，映射，滤波器等参 数，操作方法如下图 15.5.2 所示：

3 进入 System Core->NVIC 配置页中，在弹出的界面中点击 NVIC 选项卡，配置 Intertupe
Table 中的 TIM2 global interrupt，使能中断，配置抢占优先级和相应优先级。
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 不知万
能得，大家还得认真学习 STM32 基础知识。