代码收藏家技术教程 2024-09-17

STM32定时器输入捕获功能详解

学习STM32的定时器输入捕获是学习嵌入式系统开发中的重要一环，本文将详细介绍如何使用STM32的定时器输入捕获功能。文章内容约为5000字以上，包括STM32定时器的基本概念、定时器输入捕获的原理和操作步骤、代码案例和详细的代码分析。希望能为你提供帮助。

一、STM32定时器简介

STM32是ST公司推出的一系列32位微控制器系列产品，内部集成了多个定时器模块。定时器是嵌入式系统开发中常用的一个功能模块，用于计时、产生定时中断等。

STM32定时器模块的特点如下：

支持多种工作模式，包括定时器模式、输入捕获模式、PWM输出模式等。
可以选择不同的时钟源，如内部时钟、外部时钟等。
可以设置不同的预分频值，用于调整定时器的计数速度。
可以设置自动重载值，用于产生定时中断或周期性产生PWM输出。
支持输入捕获功能，用于捕获外部信号的时间。

本文着重介绍STM32定时器的输入捕获功能，以及如何使用定时器输入捕获模块来捕获外部信号的时间。

二、定时器输入捕获的原理和操作步骤

定时器输入捕获是指通过定时器模块来捕获外部信号的时间，常用于测量外部信号的脉宽、频率等。定时器输入捕获的原理如下：

定时器正常工作时，定时器的计数器会不断地累加，当计数器的值达到设定的自动重载值时，定时器会产生一个中断或者重装载。
定时器输入捕获模式下，可以配置IO口为定时器输入捕获通道，并将外部信号连接到该IO口。当外部信号变化时，定时器模块会自动捕获信号的时间。

定时器输入捕获操作的步骤如下：

配置IO口为定时器输入捕获通道。
配置定时器模块的工作模式、时钟源、预分频值和自动重载值。
配置定时器输入捕获模块的工作模式、通道选择和捕获触发方式。
使能相关中断（可选）。
当外部信号变化时，定时器模块会自动捕获信号的时间，可以通过相应的寄存器读取捕获值。

下面将通过一个具体的代码案例来演示如何使用STM32的定时器输入捕获功能。

三、代码案例

步骤1：创建一个新工程

首先，在STM32CubeIDE（或者其他的开发环境）中创建一个新工程，选择适用的STM32型号，并选择相应的开发板。

步骤2：配置定时器模块

选择一个可用的定时器模块，并配置相关参数。这里以STM32F4系列为例，使用TIM2模块，并配置为1MHz的计数频率。

#include "stm32f4xx.h"

void TIM2_Config(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 使用内部时钟作为计数源，预分频值为84-1，计数频率为84MHz
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 83;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

步骤3：配置IO口

选择一个IO口作为定时器的输入捕获通道，并将外部信号连接到该IO口。这里以GPIOA Pin0为例。

#include "stm32f4xx.h"

void GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置GPIOA Pin0为复用功能
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 将GPIOA Pin0与TIM2的CH1输入捕获通道连接起来
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_TIM2);
}

步骤4：配置定时器输入捕获模块

配置定时器模块的输入捕获模式、通道选择和捕获触发方式。

#include "stm32f4xx.h"

void TIM2_IC_Config(void)
{
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;

    TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 上升沿触发
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 无预分频
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0;

    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStruct);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

步骤5：使能相关中断（可选）

如果需要在捕获信号时触发中断，可以使能相关中断。

#include "stm32f4xx.h"

void TIM2_NVIC_Config(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET)
    {
        // 中断处理代码
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1);
    }
}