輸入捕獲模式可以用來測量脈沖寬度或者測量頻率。STM32 的定時器，除了 TIM6 和 TIM7，其他定時器都有輸入捕獲功能。STM32 的輸入捕獲，簡單地說就是通過檢測 TIMx_CHx 上的邊沿信號，在邊沿信號發生跳變（比如上升沿/下降沿）的時候，將當前定時器的值（TIMx_CNT）存放到對應的通道的捕獲/比較寄存器（TIMx_CCRx）中。

1. 相關寄存器介紹

1） 捕獲/比較模式寄存器 (TIMx_CCMRx) 

當在輸入捕獲模式下使用的時候，對應上圖的第二行描述，從圖中可以看出，TIMx_CCMR1 明顯是針對 2 個通道的配置，低八位[7：0]用于捕獲/比較通道 1 的控制，而高八位[15：8]則用于捕獲/比較通道 2 的控制。同理，CCMR2 這個寄存器用來控制通道 3 和通道 4。今天的實驗，我們用到的是 TIM5 的捕獲/比較通道 1。

 （1）CC1S[1:0]，這兩個位用于 CCR1 的通道配置，這里我們設置 CC1S[1:0]=01，也就是配置 IC1 映射在 TI1 上。如果不理解沒有關系，看圖就知道了。

從圖中可以知道，IC1有三個輸入源，分別是TI1，TI2，TRC。

TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; 這是通過庫函數配置，映射到TI1。

頭文件（stm32f10x_tim.h）定義如下：

#define TIM_ICSelection_DirectTI           ((uint16_t)0x0001) 
#define TIM_ICSelection_IndirectTI         ((uint16_t)0x0002) 
#define TIM_ICSelection_TRC                 ((uint16_t)0x0003)

（2）IC1F[3:0]

表格中的f_ck_int 是定時器的輸入頻率（TIMxCLK），f_dts 則是根據 TIMx_CR1 的 CKD[1:0]來確定。

上圖就是TIMx_CR1寄存器。

#define TIM_CKD_DIV1                       ((uint16_t)0x0000)
#define TIM_CKD_DIV2                       ((uint16_t)0x0100)
#define TIM_CKD_DIV4                       ((uint16_t)0x0200)

假定選IC1F[3:0]=0101，即采樣頻率為fDTS/2, N=8；

選CKD[1:0]=01，即 tDTS = 2 × tCK_INT；并假定 fCK_INT=72MHz。  

這時可以算出，采樣頻率為72MHz/2/2=18MHz.

1/(18MHz)*8 = 0.4444us = 444.4ns.

因為N=8，所以濾波器可以濾除掉輸入端小于444.4ns的脈沖。 

“數字濾波器由一個事件計數器組成，它記錄到N個事件后會產生一個輸出的跳變”，這句話可以這樣理解：

當濾波器連續采樣到N個有效電平時，就輸出這個有效電平。 
當濾波器沒有連續采樣到N個有效電平時，再從0開始計數，輸出一直保持上一次輸出的有效電平。

例如：濾波器上一次輸出是高電平，本次連續采樣到（N-1）個高電平，但第N個是個低電平，那么濾波器仍然保持上次輸出的高電平，并重新開始計數，記錄1次低電平，如果其后采樣的（N-1）個也是低電平，此時濾波才輸出低電平，于是一個下降沿才出現在IC1上。

（3）IC1PSC[1:0]

這里的“事件”指的是上升沿或者下降沿，具體是哪個由TIMx_CCER寄存器的CCxP位決定。

2）捕獲/比較使能寄存器：TIMx_CCER

所以，要使能輸入捕獲，必須設置 CC1E=1，而 CC1P 則根據自己的需要來配置（捕獲發生在上升沿還是下降沿）。 

3） DMA/中斷使能寄存器(TIMx_DIER) 

在實驗中，我們需要允許位0和位1的中斷。

#define TIM_IT_Update                      ((uint16_t)0x0001)
#define TIM_IT_CC1                         ((uint16_t)0x0002)
#define TIM_IT_CC2                         ((uint16_t)0x0004)
#define TIM_IT_CC3                         ((uint16_t)0x0008)
#define TIM_IT_CC4                         ((uint16_t)0x0010)

對應的庫函數是：TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);

4） 捕獲/比較寄存器 (TIMx_CCRx) 

該寄存器用來存儲捕獲發生時，TIMx_CNT的值，我們從 TIMx_CCR1 就可以讀出通道 1 捕獲發生時刻的 TIMx_CNT 值，通過兩次捕獲（一次上升沿捕獲，一次下降沿捕獲）的差值，就可以計算出高電平脈沖的寬度。

2. 實驗設計

通過TIM3產生一路PWM（從PB5輸出），把PB5連接到PA0上，PA0和 TIM5_CH1是同一個管腳。利用TIM5_CH1的輸入捕獲功能，測量出PWM的寬度。

3. 參考代碼

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1. //TIM5_CH1輸入捕獲配置  

2. void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)  

3. {      

4.     TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;  

5.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  

6.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  

7.   

8.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);    //使能TIM5時鐘  

9.       

10.     //TIM5的配置  

11.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;     //重裝載值  

12.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;   //分頻系數   

13.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;      //tDTS = tCK_INT  

14.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //向上計數  

15.     TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);   

16.     

17.     //TIM5輸入捕獲配置  

18.     TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //我們用通道1  

19.     TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;    //上升沿捕獲  

20.     TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1  

21.     TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;   //無預分頻器   

22.     TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //IC1F=0000 ，無濾波器  

23.     TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);  

24.       

25.     //中斷優先級配置  

26.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;    

27.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;    

28.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;    

29.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   

30.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    

31.       

32.     TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//打開更新中斷和捕獲中斷  

33.       

34.     TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );  //使能定時器5  

35.      

36. }  

[cpp] view plain copy

1. #define START          0X01  

2. #define WAIT_RISING    0X02  

3. #define WAIT_FALLING   0X03  

4.   

5.                           

6. u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;    //輸入捕獲值  

7. u32 a[500] = {0};           //存放電平寬度  

8. u32 i = 0; //數組下標  

9. u8 overflow = 0;    //記錄定時器更新中斷的次數  

10. u8 state = START;  

11.   

12. //定時器5中斷服務程序  

13. void TIM5_IRQHandler(void)  

14. {   

15.   

16.     if(i<500)  

17.     {       

18.         if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)  

19.         {         

20.             ++overflow;  

21.         }  

22.           

23.         if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕獲事件  

24.         {     

25.             if(state == START)      //初始狀態                

26.             {     

27.                 overflow = 0;  

28.                 TIM_SetCounter(TIM5,0);  

29.                 state = WAIT_FALLING;  

30.                 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);     //設置為下降沿捕獲  

31.             }     

32.             else if(state == WAIT_RISING)    //等待上升沿  

33.             {  

34.                 TIM5CH1_CAPTURE_VAL = TIM_GetCapture1(TIM5);  

35.                 a[i++] = TIM5CH1_CAPTURE_VAL + overflow*65536;  

36.                   

37.                 overflow = 0;  

38.                 TIM_SetCounter(TIM5,0);  

39.                 state = WAIT_FALLING;  

40.                 TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //設置為下降沿捕獲  

41.                   

42.             }  

43.             else // wait falling