如何利用TIM5的通道1来捕获按键KEY_UP输入的高电平脉宽的时间？

实验介绍：本实验利用TIM5的通道1（IO为PAO）来捕获按键KEY_UP（按下）输入的高电平脉宽的时间，并且利用串口打印出来。


一：实验思路
要得出高电平脉宽的时间，就要设置两次捕获，第一次捕获时，先设置为上升沿捕获，捕当获到了高电平触发相关计数器开始计数，然后再设置为下降沿捕获，捕获到了低电平，即高电平结束的时候停止计数。如果高电平时间过长，超过了计数器的最大计数范围，导致溢出，这个时候就要设置触发相关中断服务函数，计数溢出的次数，再算出总时间。


二：硬件配置
1.stm32f103
2.KEY_UP按键
3.串口
4.定时器TIM5


三：相关函数介绍
1.开启TIM5和GPIOA的时钟
因为TIM5的通道1（CH1），它对应的管脚为PA0，IO口就是GPIOA了。我们知道TIM5作为通用定时器是挂载在APB1总线下，而PCLK是提供给GPIO外设的时钟，它是挂载在APB2总线下，于是我们的函数如下。


RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能 TIM5 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟
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2.初始化TIM5
这里通过两个很常用的寄存器ARR 和 PSC分别来设置自动重装载值预分频系数，关于寄存器相关位的配置大家就自己查手册，这里不多介绍，放代码。


voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler; //设置预分频值
uint16_t TIM_CounterMode; //设置计数模式
uint16_t TIM_Period; //设置计数器自动重装载值
uint16_t TIM_ClockDivision; //设置时钟分频因子
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;


以上是包含结构体指针的函数定义部分，初始化部分如下


TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;//前面为结构体类型，后面为结构体名
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 Tim5


3.配置输入捕获
设置这一步的目的就是前面已经讲解的，要开启计数器在上升沿的时候开始计数，设置上升沿捕获是在TI1(通道 1)配置的，所以就要把IC1 映射到 TI1(通道 1)上面，定义相关函数如下：


void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；
typedef struct
{
uint16_t TIM_Channel; //设置为通道1
uint16_t TIM_ICPolarity; //设置捕获极性
uint16_t TIM_ICSelection; //设置映射关系
uint16_t TIM_ICPrescaler; //分频系数
uint16_t TIM_ICFilter; //滤波器长度
} TIM_ICInitTypeDef;


初始化


TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到 TI1 上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);


下面就是中断相关的
4.使能捕获和更新中断
所谓捕获中断，就是在TIM5捕获到了上升沿或者下降沿的信号就去执行相关指令
更新中断，顾名思义，就是计数器溢出了，不得不重新计数，就叫做更新，产生更新中断就会计数一次溢出的次数，使能函数如下


TIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
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5.中断服务函数
接下来我们就要编写中断服务函数了，在此之前，不得不说明一下，中断函数与一般函数的执行条件是不同的，一般函数一定要人工调用，而中断函数只要设置的中断条件满足了，它会自动调用！


void TIM5_IRQHandler(void)
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
{
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=0XFFFF;
}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
} }
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET) //捕获 1 发生捕获事件
{
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下降沿
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //设置为上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM_SetCounter(TIM5,0);
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}


这个函数我就口头说明一下，它可以拆分为两个部分来看，前面一部分是有关捕获中断的，先判断有没有捕获到高电平，捕获到了高电平再判断有没有溢出，一旦溢出，则直接配置寄存器相关位来表示，并重新计数，如果没有溢出，则继续计数，直到溢出为止（这里只讨论溢出的情况）
后面一部分就是有关更新中断的了，这里比较好理解，如果最开始捕获到一个下降沿，就说明第一次一定捕获到上升沿，标记一次，然后捕获极性设置为下降沿捕获，等待下降沿的到来，同理，如果开头捕获到一个上升沿…
最后，别忘了用TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);清除中断标志位。


6.当然这里还有GPIO，和串口的使能及初始化，这里不是重点，我就不写了…
最后我们用TIM5_Cap_Init这个函数来包涵进来。


四：程序介绍
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;                //输入捕获状态                                                   
extern u16        TIM5CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值       
int main(void)
{               
        u32 temp=0;
uart_init(115200);         //串口初始化为115200
TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);        //以1Mhz的频率计数
           while(1)
        {
TIM_SetCompare2(TIM3,TIM_GetCapture2(TIM3)+1);


                if(TIM_GetCapture2(TIM3)==300)TIM_SetCompare2(TIM3,0);       
                                  
                if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
                {
                        temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp*=65536;//溢出时间总和
                        temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
                        printf("HIGH:%d usrn",temp);//打印总的高电平时间
                        TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
                }
        }
}




五：使用及现象

打开串口助手，波特率设置为115200，打开串口
按下KEY_UP按键之后PC接收端会显示高电平的时间，但是是不是可以一直按下去呢，当然不是，因为我们设置了TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;VAL寄存器是16位寄存器，这里已经设置了最大数为0xFFFF,换算成十进制数就是4194303，所以我们看到输入过长时间超过了4194303us就会强制输出。