代码收藏家技术教程 2023-11-10

STM32 HAL库使用笔记（三）：定时器输入捕获和计数脉冲详解

一、简介

1.定时器简介

2.输入捕获简介

3.原理介绍

二、HAL库配置

1.时钟树的设置

2.定时器时钟源选择

2.1 计数脉冲（代码对应3.1）

2.2 输入捕获（对应代码3.2）

三、代码编写

实验目的：利用定时器输入捕获实现LED翻转；按键充当外部时钟源，实现LED翻转

实验平台：正点原子精英板

一、简介

1.定时器简介

参考：STM32 hal库使用笔记（二）中断—定时器中断_乱码小伙的博客-CSDN博客

2.输入捕获简介

IC（Input Capture）输入捕获输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数。

3.原理介绍

以下纯属个人理解，欢迎大家交流和指正，可能会有不准确的地方。

输入捕获，大部分利用的是内部时钟作为时钟源，设置PSC的值来决定计数器的计数频率（即发生一次脉冲的时间），再配合设置的ARR的值可以得出定时器的周期/频率。当使能输入捕获以后，配合输入捕获回调函数，记录输入脉冲的次数（包括上升沿/下降沿/双边沿）。那么周期*脉冲次数可以得出脉冲源的频率/周期。

计数脉冲我的理解是原理上简单很多，主要是将芯片上某个引脚复用为定时器的通道从而作为定时器的时钟源，每输入一次脉冲（高/低/双边），CNT的值加一，从而可以计算脉冲的数值，同样也可以开启定时中断，设置ARR的值，当达到预设值会触发中断，从而完成中断回调函数中的操作。不过这样的话，无法软件得出脉冲的工作周期/频率，因为定时器的触发中断的周期无法软件计算。

本次实验只是简单测试原理。

二、HAL库配置

1.时钟树的设置

参考：STM32 hal库使用笔记（一）GPIO的使用—流水灯_乱码小伙的博客-CSDN博客

2.定时器时钟源选择

2.1 计数脉冲（代码对应3.1）

利用按键即PA0作为时钟源，输入脉冲，并开启对应中断引脚。

配置参数：

由于只是简单测试，测试原理：输入5次上升沿，LED灯点亮。由于按键一端接的是高电平，所以触发极性选择：上升沿。开启自动重装。LED灯的配置省略。

PA0的配置，下拉输入。

配置完成后生成代码即可。

2.2 输入捕获（对应代码3.2）

主要是利用按键输入上升沿，检验输入捕获回调函数是否能够使用。打开NVIC对应中断，配置优先级（默认就行，反正只有一个中断）。

三、代码编写

3.1

使用HAL库后，定时器初始化，参数配置，公共服务函数等都已经完成，用户只需要打开中断，配置回调函数即可。

void MX_TIM2_Init(void)
{
  TIM_SlaveConfigTypeDef sSlaveConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 0;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 1;//按键有抖动，所以次数设置为1，能实现即可，后面会出文章继续补充，本次只是检测原理
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sSlaveConfig.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_EXTERNAL1;
  sSlaveConfig.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;
  sSlaveConfig.TriggerPolarity = TIM_TRIGGERPOLARITY_RISING;
  sSlaveConfig.TriggerFilter = 0;
  if (HAL_TIM_SlaveConfigSynchro(&htim2, &sSlaveConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//用户添加，使能中断
}

tim.c的用户编码区添加中断更新回调函数

特别主要的是：我配置完成后上电会自动进入一次回调函数，百度后的说法是中断使能等参数配置时顺序的问题，暂未实验成功，所以代码中软件屏蔽掉了。大家如果有解决办法，希望分享。

 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 {
     static unsigned i;
     i++;
     if (htim->Instance == TIM2)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
    }
    if(i==1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
    }    
 }

实验效果：

定时器计算脉冲数

3.2

同理，用户只需使能中断和使能输入捕获即可。

void MX_TIM2_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 7200;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 5000;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_IC_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigIC.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
  sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
  sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  sConfigIC.ICFilter = 0;
  if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
      HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);       /* 用户添加，使能输入捕获 */
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);         /* 用户添加，使能更新中断 */

}

在tim.c中添加中断更新回调函数和输入捕获回调函数即可：

 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 {
     if (htim->Instance == TIM2)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
    }   
 }
 void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 {
     if (htim->Instance == TIM2)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
        TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_1);                      /* 一定要先清除原来的设置 */
        TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_RISING); /* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
    }  
 
 }

实验效果：LED0定时闪烁，每收到一次上升沿会使得LED1翻转

定时器输入捕获

欢迎大家交流和指正！！!不胜欣喜！