如何使用STM32F103定时器捕获四个通道输入？

目的

使用TIM5定时器的四个通道CH1-PA0，CH2-PA1，CH3-PA2，CH4-PA3来捕获输入信号；通过TIM5_CHx上的边沿信号，在边沿信号发生跳变的时候(上升沿/下降沿)时，将当前定时器的值(TIM5_CNT)存放到对应的捕获/比较寄存器(TIM5_CCRx)里面，完成一次捕获；
捕获比较通道

下图为通道1捕获比较通道：





设定CHx通道输入

CH1-PA0
CH2-PA1
CH3-PA2
CH4-PA3
滤波器设定：定义了TI1输入的采样频率和滤波器长度；

采样频率的设定在TIMx_CR1的CKD[1:0]里面设定采样频率和定时器时钟的关系：





滤波器长度表示采样x次CH1的电平若都是设定的高/低电平，才会触发输入捕获中断，可以起到滤波器的作用，滤除脉宽低于x个周期的脉冲信号；具体设置如下：





捕获极性设定和脉冲宽度计算

即设定上升沿或下降沿触发





在边沿信号发生上升沿和下降沿时，将当前定时器的值(TIM5_CNT)存放到对应的捕获/比较寄存器(TIM5_CCRx)里面，完成一次捕获，它们之差再乘采样频率的倒数(周期)就表示高电平持续时间；
还要考虑若在本例中高电平持续时间很长，以至超过自动装载寄存器ARR的值溢出，导致ARR又从0开始计数的情况；这样若还是检测下降沿的话，就会导致前面的高电平时间被忽略掉；如下图，在高电平持续期间计算器三次溢出，若检测下降沿的话就只会保留第三次后的哪一点计数；





定义如下变量;





u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                    u16        TIM5CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值 捕获映射通道

可以看到IC1可以映射到TI1上也可以映射到TI2上，一般就IC1映射到TI1上就行





映射关系：





捕获分频器：选择每x个时间触发一次捕获；

例：若设定为上升沿触发，设置2个事件触发一次捕获，即为检测到两个上升沿后将当前定时器的值(TIM5_CNT)存放到对应的捕获/比较寄存器(TIM5_CCRx)里面；





触发中断：检测到上升沿/下降沿就触发中断；


代码
timer.c


#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"


/*输入捕获的配置步骤：
*1.初始化定时器和通道对应IO的时钟
*2.初始化IO口，模式为输入
*3.初始化定时器ARR，PSC
*4.初始化输入捕获通道
*5.如果要开启捕获中断
*6.使能定时器
*7.编写中断服务函数
*/
//定时器5通道1输入捕获配置
//初始化定时器5的结构体
TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;


void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{         
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
           NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);        //使能TIM5时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   //使能GPIOA时钟
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;                          //PA0 清除之前设置  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;                         //PA0 输入  
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        //GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);                                                //PA0 下拉
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1;                          //PA1 清除之前设置  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;                         //PA1 输入  
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);


       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_2;                          //PA2 清除之前设置  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;                         //PA2 输入  
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);


       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_3;  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        //GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);                                                 
       
        //初始化定时器5 TIM5         
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                                                         //设定计数器自动重装值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;                                                         //预分频器   
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;                         //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;                  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);                                         //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
  
        //初始化TIM5输入捕获参数
        TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;                                         //CC1S=01CC1通道被配置为输入，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,若映射到TI2上为TIM_ICSelection_IndirectTI
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                                 //配置输入分频,不分频，每个边沿都触发一次捕获
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;                                                        //IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
          TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
       
        TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;                                  //CC1S=01        选择输入端 IC2映射到TI2上
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;                //上升沿捕获
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;         //映射到TI2上
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                                 //配置输入分频,不分频
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;                                                        //IC2F=0000 配置输入滤波器，不滤波
          TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
       
        TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3;
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;       
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;         
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
          TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
       
        TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_4;
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;       
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;         
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
          TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
       
        //中断分组初始化
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;                          //TIM3中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;          //先占优先级2级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;                  //从优先级0级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                         //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                          //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
       
        TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3|TIM_IT_CC4 ,ENABLE);//允许更新中（计数器溢出计数中断）,允许CC1IE捕获中断       
       
           TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );                                                                                 //使能定时器5
   




}


u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
u16        TIM5CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值
u8  TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
u16        TIM5CH2_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值
u8  TIM5CH3_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
u16        TIM5CH3_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值
u8  TIM5CH4_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
u16        TIM5CH4_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值


/*
--------------------------------------------------------------
    bit7    |       bit6     |       bit5-0
------------|----------------|--------------------------------
捕获完成标志|捕获到高电平标志|捕获到高电平后定时器溢出的次数
--------------------------------------------------------------
*/
//定时器5中断服务程序         
void TIM5_IRQHandler(void)
{
        //CH1
        //溢出中断处理部分
        if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)                                                //若bit7为0还未成功捕获       
        {          
                if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)  //检测是否发生中断
                 
                {                                                                                                    //若发生中断
                        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)                                        //若bit6为1已经捕获到高电平
                        {
                                if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)                //若高电平太长溢出
                                {
                                        TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;                                //bit7赋值为1标记成功捕获了一次
                                        TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;            
                                }else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;               
                        }         
                }
        //捕获中断处理
        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)                        //捕获1发生捕获事件
                {       
                        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)                                        //若bit6为0表示上一次捕获到上升沿这次捕获到一个下降沿                
                        {                                 
                                TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;                                        //标记成功捕获到一次上升沿
                                TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
                                   TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);  //CC1P=0 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

       
        //CH2
        if((TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)
        {          
                if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
                 
                {            
                        if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X40)
                        {
                                if((TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)
                                {
                                        TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X80;
                                        TIM5CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
                                }else TIM5CH2_CAPTURE_STA++;
                        }         
                }
        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)
                {       
                        if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X40)                       
                        {                                 
                                TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X80;               
                                TIM5CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM5);
                                   TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);
                        }else                                                                 
                        {
                                TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;                       
                                TIM5CH2_CAPTURE_VAL=0;
                                 TIM_SetCounter(TIM5,0);
                                TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X40;               
                                   TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);               
                        }                    
                }                                                                                   
        }
    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update);
       
        //CH3
        if((TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X80)==0)
        {          
                if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
                 
                {            
                        if(TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X40)
                        {
                                if((TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)
                                {
                                        TIM5CH3_CAPTURE_STA|=0X80;
                                        TIM5CH3_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
                                }else TIM5CH3_CAPTURE_STA++;
                        }         
                }
        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC3) != RESET)
                {       
                        if(TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X40)               
                        {                                 
                                TIM5CH3_CAPTURE_STA|=0X80;               
                                TIM5CH3_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture3(TIM5);
                                   TIM_OC3PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);
                        }else                                                                 
                        {
                                TIM5CH3_CAPTURE_STA=0;                       
                                TIM5CH3_CAPTURE_VAL=0;
                                 TIM_SetCounter(TIM5,0);
                                TIM5CH3_CAPTURE_STA|=0X40;               
                                   TIM_OC3PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);               
                        }                    
                }                                                                                   
        }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC3|TIM_IT_Update);
       
        //CH4
                if((TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X80)==0)
        {          
                if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
                 
                {            
                        if(TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X40)
                        {
                                if((TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)
                                {
                                        TIM5CH4_CAPTURE_STA|=0X80;
                                        TIM5CH4_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
                                }else TIM5CH4_CAPTURE_STA++;
                        }         
                }
        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC4) != RESET)
                {       
                        if(TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X40)                       
                        {                                 
                                TIM5CH4_CAPTURE_STA|=0X80;               
                                TIM5CH4_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture4(TIM5);
                                   TIM_OC4PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
                        }else                                                                 
                        {
                                TIM5CH4_CAPTURE_STA=0;                       
                                TIM5CH4_CAPTURE_VAL=0;
                                 TIM_SetCounter(TIM5,0);
                                TIM5CH4_CAPTURE_STA|=0X40;               
                                   TIM_OC4PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);               
                        }                    
                }                                                                                   
        }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC4|TIM_IT_Update);
}


timer.h


#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"


void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif


main.c


#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"


/*捕获TIM5四个通道：
*CH1-PA0
*CH2-PA1
*CH3-PA2
*CH4-PA3
*/
extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;                //输入1捕获状态                                                   
extern u16        TIM5CH1_CAPTURE_VAL;        //输入1捕获值
extern u8  TIM5CH2_CAPTURE_STA;                //输入2捕获状态                                                   
extern u16        TIM5CH2_CAPTURE_VAL;        //输入2捕获值
extern u8  TIM5CH3_CAPTURE_STA;                //输入3捕获状态                                                   
extern u16        TIM5CH3_CAPTURE_VAL;        //输入3捕获值
extern u8  TIM5CH4_CAPTURE_STA;                //输入4捕获状态                                                   
extern u16        TIM5CH4_CAPTURE_VAL;        //输入4捕获值
int main(void)
{               
        u32 temp=0;
        u32 temp1=0;
        u32 temp2=0;
        u32 temp3=0;
        delay_init();                      
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);         
        uart_init(115200);         
        LED_Init();                             

        TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);        //装载值设置为OXFFFF才会溢出以1Mhz的频率计数
           while(1)
        {
                delay_ms(10);                          
                if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)                //成功捕获到了一次上升沿
                {
                        temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp*=65536;                                        //溢出次数乘周期的时间
                        temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;                //再加上当前状态值得到总的高电平时间
                        printf("CH1:%d usrn",temp);        //打印总的高点平时间
                        TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;                        //开启下一次捕获
                }
                if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)
                {
                        temp1=TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp1*=65536;
                        temp1+=TIM5CH2_CAPTURE_VAL;
                        //printf("CH2:%d usrn",temp1);vb
                        TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;
                }
                if(TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X80)
                {
                        temp2=TIM5CH3_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp2*=65536;
                        temp2+=TIM5CH3_CAPTURE_VAL;
                        //printf("CH3:%d usrn",temp2);
                        TIM5CH3_CAPTURE_STA=0;
                }
                if(TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X80)
                {
                        temp3=TIM5CH4_CAPTURE_STA&0X3F;
                        temp3*=65536;
                        temp3+=TIM5CH4_CAPTURE_VAL;
                        //printf("CH4:%d usrn",temp3);
                        TIM5CH4_CAPTURE_STA=0;
                }
        }
}