STM32学习笔记——单定时器四通道输入捕获

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输入捕获作为定时器的一个功能，在工业测速上有很大的应用。STM32的一些定时器具有四个外部通道，可利用一个定时器采集外部四路脉冲频率，节约硬件资源和软件代码
如需要测量一个或多个外部方波脉冲频率，频率低于单片机运行频率，可如下操作：（以TIM4为例）
初始化：(省略GPIO配置，将TIM4的四个通道引脚配置为上拉或浮空输入，省略定时器RCC配置，省略中断NVIC配置)

  2. void TIM_Configuration(void)
  3. {
  4.     
  5. TIM_ICInitTypeDef  
  6. TIM_ICInitStructure;
  7. TIM_TimeBaseInitTypeDef  
  8. TIM_TimeBaseStructure; // TIM4 时基 
  9.     
  10. TIM_DeInit(TIM4); 
  11.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 
  12. 0xffff;                                  
  13. //自动重装值 
  14.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 
  15. 719;                                   
  16. //预分频值, 使TIMx_CLK=1MHz 
  17.     
  18. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 
  19. TIM_CKD_DIV1;                     
  20. //输入时钟不分频 
  21.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = 
  22. TIM_CounterMode_Up;                 
  23. //向上计数 
  24.     TIM_TimeBaseInit(TIM4, 
  25. &TIM_TimeBaseStructure);
  26.                              
  27. //TIM4_TimeBase 
  28. //  TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = 
  29. TIM_ICMode_ICAP;                             
  30. //输入捕捉方式
  31.   TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//| 
  32. TIM_Channel_2;        //输入通道
  33.   
  34. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = 
  35. TIM_ICPolarity_Rising;     //捕捉上升沿
  36.   
  37. TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = 
  38. TIM_ICSelection_DirectTI;    //捕捉中断
  39.   
  40. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = 
  41. TIM_ICPSC_DIV1;       //捕捉不分频
  42.   
  43. TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 
  44. 0x0;          //捕捉输入不滤波
  45.   TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
  46.   TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2 ;//| 
  47. TIM_Channel_2;        //输入通道
  48.   
  49. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = 
  50. TIM_ICPolarity_Rising;     //捕捉上升沿
  51.   
  52. TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = 
  53. TIM_ICSelection_DirectTI;    //捕捉中断
  54.   
  55. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = 
  56. TIM_ICPSC_DIV1;       //捕捉不分频
  57.   
  58. TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 
  59. 0x0;          //捕捉输入不滤波
  60.   TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
  61.   TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3 ;//| 
  62. TIM_Channel_2;        //输入通道
  63.   
  64. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = 
  65. TIM_ICPolarity_Rising;     //捕捉上升沿
  66.   
  67. TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = 
  68. TIM_ICSelection_DirectTI;    //捕捉中断
  69.   
  70. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = 
  71. TIM_ICPSC_DIV1;       //捕捉不分频
  72.   
  73. TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 
  74. 0x0;          //捕捉输入不滤波
  75.   TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
  76.   TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_4 ;//| 
  77. TIM_Channel_2;        //输入通道
  78.   
  79. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = 
  80. TIM_ICPolarity_Rising;     //捕捉上升沿
  81.   
  82. TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = 
  83. TIM_ICSelection_DirectTI;    //捕捉中断
  84.   
  85. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = 
  86. TIM_ICPSC_DIV1;       //捕捉不分频
  87.   
  88. TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 
  89. 0x0;          //捕捉输入不滤波
  90.   TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
  91.   /* TIM enable counter */
  92.   TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
  93.   /* Enable the CC2 Interrupt Request */
  94.   TIM_ITConfig(TIM4, 
  95. TIM_IT_CC1, ENABLE);
  96.   TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2, ENABLE);
  97.   
  98. TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC3, ENABLE);
  99.   TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC4, 
  100. ENABLE);
  101. }
复制代码


其中：
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xffff;为自动重装值，与普通单片机一样
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 719; 预分频值, 使TIMx_CLK=100KHz ，系统时钟运行于72M时720分频，定时器运行于100KHZ，即10us每分度
TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; 此句选择定时器为输入捕获模式，但在我的库函数下未定义，所以注释掉，未影响程序执行
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;配置通道1
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;捕获中断
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;不滤波
TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);将配置应用
以上每个通道都需要将整个配置再写一遍，使用与'|'是无效的。
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);使能定时器4
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC1, ENABLE);
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2, ENABLE);
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC3, ENABLE);
  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC4, ENABLE);打开四个通道的捕获中断
以上将TIM配置完成，下面是中断内代码：

  2. void 
  3. TIM4_IRQHandler(void)
  4. {
  5.                                              
  6. //频率缓冲区计数 
  7. static u16 this_time_CH1 = 0; 
  8. static u16 
  9. last_time_CH1 = 0; 
  10. static u8 capture_number_CH1 = 0;
  11. vu16 
  12. tmp16_CH1;
  13. static u16 this_time_CH2 = 0; 
  14. static u16 last_time_CH2 = 0; 
  16. static u8 capture_number_CH2 = 0;
  17. vu16 tmp16_CH2;
  18. static u16 this_time_CH3 = 0; 
  19. static u16 last_time_CH3 = 0; 
  21. static u8 capture_number_CH3 = 0;
  22. vu16 tmp16_CH3;
  23. static u16 this_time_CH4 = 0; 
  24. static u16 last_time_CH4 = 0; 
  26. static u8 capture_number_CH4 = 0;
  27. vu16 tmp16_CH4;
  29.   if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC1) == SET) 
  31.     { 
  32.         
  33. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC1); 
  34.         if(capture_number_CH1 == 0) 
  36.         { 
  38.             
  39. capture_number_CH1 = 1; 
  41.             
  42. last_time_CH1 = TIM_GetCapture1(TIM4); 
  44.         } 
  46.         else if(capture_number_CH1 == 1) 
  48.         { 
  50.             
  51. capture_number_CH1 = 0; 
  53.             
  54. this_time_CH1 = TIM_GetCapture1(TIM4); 
  55.             
  56. if(this_time_CH1 > last_time_CH1) 
  58.             { 
  60.                 
  61. tmp16_CH1 = (this_time_CH1 - last_time_CH1); 
  63.             } 
  65.             else 
  67.             { 
  69.                 
  70. tmp16_CH1 = ((0xFFFF - last_time_CH1) + this_time_CH1); 
  72.             } 
  73.             //TIM2 
  74. counter clock = 1MHz 
  76. //            
  77. FreqBuf[cnt] = (1000000L * 100) / 
  78. tmp16;                  
  79. //*100为扩大显示量程 
  80.    Freq_Value[0]=tmp16_CH1; 
  82.         } 
  83.   }
  84.     if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) == SET) 
  86.     { 
  87.         
  88. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2); 
  89.         if(capture_number_CH2 == 0) 
  91.         { 
  93.             
  94. capture_number_CH2 = 1; 
  96.             
  97. last_time_CH2 = TIM_GetCapture2(TIM4); 
  99.         } 
  101.         else if(capture_number_CH2 == 1) 
  103.         { 
  105.             
  106. capture_number_CH2 = 0; 
  108.             
  109. this_time_CH2 = TIM_GetCapture2(TIM4); 
  110.             
  111. if(this_time_CH2 > last_time_CH2) 
  113.             { 
  115.                 
  116. tmp16_CH2 = (this_time_CH2 - last_time_CH2); 
  118.             } 
  120.             else 
  122.             { 
  124.                 
  125. tmp16_CH2 = ((0xFFFF - last_time_CH2) + this_time_CH2); 
  127.             } 
  128.             //TIM2 
  129. counter clock = 1MHz 
  131. //            
  132. FreqBuf[cnt] = (1000000L * 100) / 
  133. tmp16;                  
  134. //*100为扩大显示量程 
  135.    Freq_Value[1]=tmp16_CH2; 
  137.         
  138. }
  139. }
  141. if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC3) == SET) 
  143.     { 
  144.         
  145. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC3); 
  146.         if(capture_number_CH3 == 0) 
  148.         { 
  150.             
  151. capture_number_CH3 = 1; 
  153.             
  154. last_time_CH3 = TIM_GetCapture3(TIM4); 
  156.         } 
  158.         else if(capture_number_CH3 == 1) 
  160.         { 
  162.             
  163. capture_number_CH3 = 0; 
  165.             
  166. this_time_CH3 = TIM_GetCapture3(TIM4); 
  167.             
  168. if(this_time_CH3 > last_time_CH3) 
  170.             { 
  172.                 
  173. tmp16_CH3 = (this_time_CH3 - last_time_CH3); 
  175.             } 
  177.             else 
  179.             { 
  181.                 
  182. tmp16_CH3 = ((0xFFFF - last_time_CH3) + this_time_CH3); 
  184.             } 
  185.             //TIM2 
  186. counter clock = 1MHz 
  188. //            
  189. FreqBuf[cnt] = (1000000L * 100) / 
  190. tmp16;                  
  191. //*100为扩大显示量程 
  192.    Freq_Value[2]=tmp16_CH3; 
  194.         }
  195. } 
  198. if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC4) == SET) 
  200.     { 
  201.         
  202. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC4); 
  203.         if(capture_number_CH4 == 0) 
  205.         { 
  207.             
  208. capture_number_CH4 = 1; 
  210.             
  211. last_time_CH4 = TIM_GetCapture4(TIM4); 
  213.         } 
  215.         else if(capture_number_CH4 == 1) 
  217.         { 
  219.             
  220. capture_number_CH4 = 0; 
  222.             
  223. this_time_CH4 = TIM_GetCapture4(TIM4); 
  224.             
  225. if(this_time_CH4 > last_time_CH4) 
  227.             { 
  229.                 
  230. tmp16_CH4 = (this_time_CH4 - last_time_CH4); 
  232.             } 
  234.             else 
  236.             { 
  238.                 
  239. tmp16_CH4 = ((0xFFFF - last_time_CH4) + this_time_CH4); 
  241.             } 
  242.             //TIM2 
  243. counter clock = 1MHz 
  245. //            
  246. FreqBuf[cnt] = (1000000L * 100) / 
  247. tmp16;                  
  248. //*100为扩大显示量程 
  249.    Freq_Value[3]=tmp16_CH4; 
  251.         }
  252. } 
  253. //  
  254. GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, 
  255. (BitAction)((1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13))));
  256. }
复制代码


中断内四部分代码完全一样，只分析其中一段
输入捕获的原理是，定时器正常计数运行，当外部脉冲到来时，将定时器计数值存起来，当下次脉冲到来时，求出这两次计数值差值，即为这两段脉冲的周期。
例如，定时器计数到10，外部脉冲到来，使用last_time_CH1存储10，下次脉冲到来，此时定时器计数值运行到110，使用this_time_CH1存储110，之后做差，tmp16_CH1存储差值100，由于定时器运行于100KHZ，10us计数值增加一次，所以脉冲周期为100*10=1000us=1ms，即为1KHZ。
当然，定时器会溢出重装，此时需要将差值补偿运算，tmp16_CH1 = ((0xFFFF - last_time_CH1) + this_time_CH1);
可测量的范围取决于定时器运行的频率，如果外部频率慢到当定时器整个计数一周后也没有触发两次，会发生溢出，此时计数值已不准确。所以定时器时钟配置取决于外部脉冲频率，应配置得当使得脉冲频率范围不致溢出。
由于每次外部脉冲都会触发中断，尤其是四通道时，所以使用中断方式会略微占用CPU资源，使用DMA可以解决这一问题。
得到脉冲周期后，即可通过运算获得外部频率，进而测速。
哈工大电子设计联盟 观海听涛 HRT车队

posted @ 2017-04-05 14:52  -Robot-  阅读(1764)  评论(0)    收藏  举报