[嵌入式]STM32F103五分钟入门系列（十五）输入捕获（精雕细琢-.-）

学习板：STM32F103ZET6

参考：

STM32F103五分钟入门系列（十二）定时器中断

STM32F103五分钟入门系列（十五）输出比较（PWM输出）+各类测试

STM32F103五分钟入门系列（五）按键实验（库函数+寄存器）

一、输入捕获简介

接触过Arduino的朋友应该知道，在Arduino中pulseIn()可以返回高电平、低电平持续时间，如以下代码：

int pin = 7;
unsigned long duration;
void setup()
{
  pinMode(pin, INPUT);
}
void loop()
{
duration = pulseIn(pin, HIGH);;
} 

本博通过输入捕获同样可以获取到输入脉冲的高低电平持续时间。那怎么来实现呢？

在STM32F1中，除了基本定时器TIM6和TIM7，其它定时器都具有输入捕获功能。通过检测对应通道TIMx_CHx 上的边沿信号，来获取电平跳变。如获取到上升沿后，记录下此时定时器的值（TIMx_CNT）,再一次捕获到下降沿（TIM1~5、TIM8需要算法，不支持双边沿检测，本博（六）5中有说明）后记录下此时定时器的值，两者之间的差为定时器在一个高电平持续时间内计数的次数，这个次数除以定时器的时钟频率就得到了高电平持续时间。

检测到本次下降沿后记录定时器的值，到下次上升沿到来之时再次记录定时器的值，两者之差除以定时器时钟频率得到输入脉冲的低电平持续时间。

需要注意的是：当低电平、高电平持续时间很长，定时器多次重装载后才得到下一次电平跳变，此时就需要记录定时器重装载次数，否则会到导致计算结果出错。

基于上述思想，接下来从寄存器、库函数及举例测试来深入了解输入捕获的相关内容

二、输入捕获相关寄存器

1、自动重装载寄存器(TIMx_ARR)

该寄存器是16位寄存器，用来重装载计数器的初值，最大为0xffff。

2、 预分频器(TIMx_PSC)

该寄存器为16位寄存器，用来设置定时器时钟的。我们知道定时器2~7搭载在APB1外设上，初始状态下（系统时钟72MHZ、AHB预分频系数1、APB1预分频系数2、APB2预分频系数1），APB1时钟为36MHZ、APB2时钟为72MHZ。通过该寄存器设置预分频系数后得到定时器的时钟频率（默认状态TIM1 ~TIM8输入时钟都为72MHZ）。

该寄存器16位有效，即预分频系数为0~0xffff，即预分频系数可以为0 ~65535。如将该寄存器赋值为7199，则定时器的时钟频率为72MHZ/7200=10KHZ。

需要注意的是，当该寄存器为0时表示不分频，即分频因子为1，所以真正的分频因子是：该寄存器的值+1

3、捕获/比较模式寄存器 1、2(TIMx_CCMR1、TIMx_CCMR2)（滤波重点说明）

以捕获/比较模式寄存器 1（TIMx_CCMR1）为例说明，TIMx_CCMR2类似。

这个寄存器上一博客STM32F103五分钟入门系列（十五）输出比较（PWM输出）+各类测试中涉及到了，所以输入捕获的内容也比较好理解。

位1:0

①位1:0=01，CC1通道被配置为输入，IC1映射在TI1上，如下图所示：

②位1:0=10，CC1通道被配置为输入，IC1映射在TI2上，如下图所示：

③位1:0=11，CC1通道被配置为输入，IC1映射在TRC上，如下图所示：

可见该寄存器用来设置IC1通道来源的，同理CCMR1高8位的位9:8设置IC2的通道来源、CCMR2的位1:0设置IC3的通道来源、CCMR2的位9:8设置IC4的通道来源。

位3:2

这两位是设置检测频率的。当CC1E=’0’(TIMx_CCER寄存器中)，即关闭了OC1输入，这两位就会复位。

位3:2=00：无预分频器，捕获输入口上检测到的每一个边沿都触发一次捕获；
位3:2=01：每2个事件触发一次捕获；
位3:2=10：每4个事件触发一次捕获；
位3:2=11：每8个事件触发一次捕获。

我们知道，当在对应通道识别到上升沿或下降沿时就会发生一次更新事件。如果这两位被设置为00，则每一次更新事件都捕获一次，记录定时器此时的值，同01、10、11。

位7:4

理解IC1F[3:0]之前，先明白各时钟关系：

默认状态下TIM1~ 8输入时钟为72MHZ。再经过预分频寄存器PSC设置分频作为定时器时钟：72MHZ/（1 ~65536）

这个时钟是用来计数，也只用来计数，与滤波、采样没有直接关系。

接下来就是滤波器（采样）频率=f_DTS和采样频率f_SAMPLING。

滤波（采样）频率=f_DTS在CR1寄存器位9:8定义

可以看到：
①当CKD[1:0]=00时，滤波器（采样）频率=定时器时钟=72MHZ/（1 ~65536）

②当CKD[1:0]=01时，滤波器（采样）频率=定时器时钟×2=72MHZ/（1 ~65536）×2

③当CKD[1:0]=10时，滤波器（采样）频率=定时器时钟×4=72MHZ/（1 ~65536）×4

再回到CCMR1寄存器：

再强调一下，采样跟计数是两个线程，没有关联！

可以看到当IC1F[3:0]取不同值时，对输入信号的采样频率为滤波器（采样）频率/n。（注意是n，不是N）。而这个N也非常关键，表示采样几个周期。

为了方便理解，我们仔细的再写一遍：

1）位7:4=0000，无滤波器，以f_DTS采样。
①若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=00，即f_DTS = f_{CK_INT}，则通道1以定时器时钟×1的频率捕获输入。

②若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=01，即f_DTS = f_{CK_INT}×2，则通道1以定时器时钟×2的频率捕获输入。

③若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=10，即f_DTS = f_{CK_INT}×4，则通道1以定时器时钟×4的频率捕获输入。

2）位7:4=0001，采样频率f_SAMPLING=f_{CK_INT}，N=2

①若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=00，即f_DTS = f_{CK_INT}×1，则通道1以定时器时钟f_{CK_INT}的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采样频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

②若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=01，即f_DTS = f_{CK_INT}×2，则通道1以定时器时钟f_{CK_INT}的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采样频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

③若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=10，即f_DTS = f_{CK_INT}×4，则通道1以定时器时钟f_{CK_INT}的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采样频率（f_{CK_INT}）捕获2次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

…
…
…
3）位7:4=0111，采样频率f_SAMPLING=f_DTS/4，N=8

①若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=00，即f_DTS = f_{CK_INT}×1，则通道1以定时器时钟/4的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采样频率（f_DTS/4=t_{CK_INT}/4）捕获8次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/4=f_{CK_INT}/4）捕获8次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

②若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=01，即f_DTS = f_{CK_INT}×2，则通道1以定时器时钟/2的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/4=t_{CK_INT}/2）捕获8次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/4=t_{CK_INT}/2）捕获8次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

③若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=10，即f_DTS = f_{CK_INT}×4，则通道1以定时器时钟×1的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/4=f_{CK_INT}）捕获8次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/4=f_{CK_INT}）捕获8次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

…
…
…
4）位7:4=1110，采样频率f_SAMPLING=f_DTS/32，N=6

①若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=00，即f_DTS = f_{CK_INT}×1，则通道1以定时器时钟/32的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采样频率（f_DTS/32=t_{CK_INT}/32）捕获6次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/32=f_{CK_INT}/32）捕获6次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

②若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=01，即f_DTS = f_{CK_INT}×2，则通道1以定时器时钟/16的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/32=t_{CK_INT}/16）捕获6次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/32=t_{CK_INT}/16）捕获6次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。

③若CR1寄存器位9:8—>CKD[1:0]=10，即f_DTS = f_{CK_INT}×4，则通道1以定时器时钟/8的频率捕获输入。但是当捕获到上升沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/32=f_{CK_INT}/8）捕获6次，若都为高电平，才表示上升沿捕获。当捕获到下降沿后，还要以这个采用频率（f_DTS/32=f_{CK_INT}/8）捕获6次，若都为低电平，才表示下降沿捕获。
…
…
…
滤波的目的：在接收到外部脉冲输入后，可能会因为噪声使得某一时刻有一个冲激，如果不多次检测，这个冲激就会被检测为上升沿，造成干扰。

剩下的位15:8位设置通道2，CCMR2寄存器位7:0设置通道3、位15:8设置通道4，与通道1设置一样，不在赘述。

4、捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)

位0

使能通道1，该位置1后（文档错误）使能通道1捕获。

位1

该位很重要，设置捕获事件发生在上升沿还是下降沿

当位1=0，捕获发生在上升沿
当位1=1，捕获发生在下降沿

剩下的位5:4、位9:8、位13:12分别设置通道2、通道3、通道4，与通道1设置一样，不在赘述。

5、DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)

该寄存器使能各类请求

上图位4:0从低位到高位分别：使能定时器更新中断、使能CH1中断、使能CH2中断、使能CH3中断、使能CH4中断。

位6使能定时器触发中断（更新中断、触发中断区分），剩下的就是对DMA请求的使能，之后博客会专门总结DMA，这里先不总结了。

6、控制寄存器 1(TIMx_CR1)

该寄存器上一博客STM32F103五分钟入门系列（十五）输出比较（PWM输出）+各类测试，主要是对定时器的配置，这里也不在赘述。

7、 捕获/比较寄存器 1~4(TIMx_CCR1 ~4)

这个寄存器上一博客也总结过，不过只总结了输出比较的部分，现总结一下输入捕获。

若将通道设置为输入模式，则该寄存器存储上一次事件（上升沿或下降沿）时计数器的值。

CCR2、CCR3、CCR4分别对应CH2、CH3、CH4，不再赘述。

三、输入捕获相关库函数

1、输入捕获设置函数TIM_ICInit（）

参数：

第一个参数：TIM_TypeDef* TIMx，选择哪个定时器

第二个参数：TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct

①TIM_Channel

选择通道，四个通道：

②TIM_ICPolarity

选择是上升沿捕获、下降沿捕获还是上升沿、下降沿都捕获（TIM1~5、TIM8不支持双边沿检测）

③TIM_ICSelection
选择通道来源，第一个参数已经选定了通道，TIM_ICSelection选择通道的来源，如下图通道1的三种来源：

若选择参数：TIM_ICSelection_DirectTI，则由TI1作为IC1来源。
若选择参数：TIM_ICSelection_IndirectTI，则由TI2作为IC1来源。
若选择参数：TIM_ICSelection_TRC，则由TRC作为IC1来源。

当然若第一个参数选择通道2，则：
若选择参数：TIM_ICSelection_DirectTI，则由TI2作为IC1来源。
若选择参数：TIM_ICSelection_IndirectTI，则由TI1作为IC1来源。
若选择参数：TIM_ICSelection_TRC，则由TRC作为IC1来源。

④TIM_ICPrescaler

设置捕获次数，是对CCMR寄存器位3:2的操作。

参数对于关系一目了然，表示每X个事件触发一次捕获。

⑤TIM_ICFilter

选择滤波器，是对CCMR寄存器位7:4的设置

这个参数自己写就行，0~0xf之间的数。需要注意的是这个值不能随便写，比如捕获上升沿时，高电平持续时间很短，大概2个计数器时钟周期，此时就不能N>1了，毕竟还没采样完，高电平持续时间就结束了。

2、设置捕获通道极性函数TIM_OC1PolarityConfig（）

参数：
第一个参数：TIM_TypeDef* TIMx，选择哪个定时器

第二个参数 uint16_t TIM_OCPolarity

设置极性，即设置捕获发生在上升沿还是下降沿，是对CCER寄存器位1的操作。


位1为0时捕获发生在上升沿
位1位1时捕获发生在下降沿

3、使能捕获和更新中断函数TIM_ITConfig（）

参数：

第一个参数： TIM_TypeDef* TIMx,选择哪个定时器

第二个参数： uint16_t TIM_IT，选择通道x中断、更新中断，是对DIER寄存器的位0和为4：1、位6（触发中断这里不用）操作。

第三个参数：FunctionalState NewState，使能ENABLE

4、获取中断和捕获状态标志函数TIM_GetITStatus（）、TIM_GetFlagStatus（）

这个函数在STM32F103五分钟入门系列（十二）定时器中断
中总结过，而且在那篇博客中还强调了相比于TIM_GetITStatus（），TIM_GetFlagStatus（）函数多了是否重复捕获。不过TIM_GetITStatus（）更加严谨。

函数体这里就不再总结了。主要总结一下捕获相关的用法：

判断是否为更新中断：

if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){}//判断是否为更新中断

判断是否发生捕获事件：

if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET){}//判断是否发生捕获事件

5、清除中断和捕获标志位函数TIM_ClearITPendingBit(）、TIM_ClearFlag（）

这个函数在STM32F103五分钟入门系列（十二）定时器中断
中也总结过，且强调过，重复捕获标记只有TIM_ClearFlag（）函数拥有这个功能。其它东西两个函数都一样。

主要看一下用法：

清除中断标志位：

TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update);//清除中断标志位

清除捕获标志位：

IM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1);//清除捕获标志位

四、输入捕获编程顺序

1、使能定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd（）、RCC_APB2PeriphClockCmd（）

定时器2~7挂载在APB1上，定时器1和8挂载在APB2上。如使能定时器5：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能 TIM5 时钟

2、使能GPIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd（）

如使能GPIOA：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟

3、使能复用时钟

4、重映射设置（如需要）

5、初始化定时器TIM_TimeBaseInit（）

用TIM_TimeBaseInit（）设置重装载、预分频系数、向上、相信计数模式

6、输入捕获参数设置 TIM_ICInit(）

使用 TIM_ICInit(）设置输入捕获通道、输入捕获极性、通道来源、分频系数、滤波器

7、使能捕获中断、更新中断TIM_ITConfig(）

通过TIM_ITConfig(）来使能定时器更新中断、通道捕获中断

8、设置中断分组NVIC_Init()

通过NVIC_Init()函数设置中断优先级、初始化中断。

9、使能定时器TIM_Cmd（）

10、编写中断服务函数TIMx_IRQHandler（）

五、例1+测试

1、题

使用定时器5通道2（PA1复用）检测PA1引脚输入PWM在1s内上升沿次数。其中输入的PWM为定时器4通道2输出500HZ、占空比为70%的PWM信号。（PB7复用）

硬件连接：将PA1与PB7引脚用飞线连接起来。

2、分析

定时器4通道2输出500HZ、占空比为50%的PWM信号参考上一博客，这里不再分析。

检测1s内上升沿次数，则可把定时器设置为1s。定时器5通道1为PA1的复用功能引脚。定时器5输入时钟为72MHZ，若将预分频系数设置为7199，则定时器5时钟为10kHZ，计数一次的时间为0.1ms，则可将重装载值设置为1s/0.1ms-1=9999。

设置定时器5通道1为捕获通道，且每个上升沿都触发。输入信号500HZ，则一个周期2ms，占空比为70%的话，每个高电平持续时间为1.4ms，为定时器时钟的14倍，即在一个高电平持续时间定时器计数14、一个低电平持续时间定时器计数6,次。所以可以用定时器时钟的大小作为采样频率，且采样2次作为滤波。

定时器每1s进入一次中断服务函数，则可在中断服务函数中输出1s内上升沿次数，采用串口输出，利用串口调试助手检测串口输出。

3、输出比较代码

输出比较代码上一篇博客都总结过，现直接附代码：

pwm.h代码：

//pwm.h
#ifndef _PWM_
#define _PWM_
void PWM_Init(void);
#endif

pwm.c代码：

//pwm.c
//pwm.c
#include "pwm.h"
#include "stm32f10x.h"
void PWM_Init(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStructure;
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=19;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7199;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseInitStructure);

	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OC2Init(TIM4,&TIM_OCInitStructure);
	
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);
	
	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}

4、输入捕获代码

（1）cap.h代码编写

cap.h固定格式：

//cap.h
#ifndef _CAP_
#define _CAP_
void CAP_Iint(void);
#endif

（2）cap.c代码编写

经查资料，发现定时器5通道2为PA1复用引脚，所以需设置PA1时钟和复用。

使能定时器5时钟、PA1时钟和复用时钟：

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

设置PA1，为浮空输入：

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

初始化定时器5：

	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=9999;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7199;
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure);

输入捕获参数设置：

	TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_2;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0001; //采样频率=定时器频率，N=2
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_BothEdge;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);

使能捕获输入中断、更新中断：

	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2, ENABLE);

设置中断分组：

	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//主函数
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

使能定时器：

	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);

（3）中断服务函数

void TIM5_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2)!=RESET)//捕获到上升沿
	{
		Rise_count++;			
	}
		TIM5->SR&=~TIM_IT_CC2;//注意清零，当捕获事件发生时该位由硬件置’1’，它由软件清’0’或通过读TIMx_CCR1清’0’
		//这里没有读CCR1寄存器，所以需要手动清零

	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)!=RESET)//发生了更新中断
	{
		printf("Rise_count:%d \r\n",Rise_count);
		Rise_count=0;
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}


}

解释一下：
定时器5进行输入捕获，因为使能了通道2的中断，所以每次捕获后后发生中断，进入中断服务函数，并且对Rise_count++，需要注意的是:由于没有对CCR1寄存器进行读操作，所以捕获中断标志不能自动清零，需要手动去清零，所以才有以下代码：

	TIM5->SR&=~TIM_IT_CC2;

同时由于使能了更新中断，所以每计数1s需要自动重装载初值，发生更新事件，进入中断服务函数，所以当发生更新事件后，说明1s计数结束，输出上升沿次数Rise_count并重新归零。

无论是捕获事件中断还是更新事件中断，进入中断服务函数后都需要清除中断标志。

（4）完整代码

//cap.c
#include "cap.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
u16  Rise_count=0;
void CAP_Iint()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=9999;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7199;
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_2;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0001;//2次检测
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2, ENABLE);

	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);
}

void TIM5_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2)!=RESET)//捕获到下降沿
	{
		Rise_count++;			
	}
		TIM5->SR&=~TIM_IT_CC2;//注意清零，当捕获事件发生时该位由硬件置’1’，它由软件清’0’或通过读TIMx_CCR1清’0’
		//这里没有读CCR1寄存器，所以需要手动清零

	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)!=RESET)//发生了更新中断
	{
		printf("Rise_count:%d \r\n",Rise_count);
		Rise_count=0;
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

5、主函数代码

主函数中直接初始化各类函数即可

//main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "pwm.h"
#include "cap.h"
#include "usart.h"
 int main(void)
 {	
	 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	 PWM_Init();
	 TIM_SetCompare2(TIM4, 6);
	 CAP_Iint();
	 uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
	 while(1)
	 {
		 
	 }
 }

6、测试

注意板子PA1与PB7的飞线连接！

可以看到，对应500HZ的脉冲，其1s内上升沿为500次。

六、例2+测试

1、题

通过定时器5检测KEY_U按键按下的时间，并通过串口打印出来。

2、分析

通过该查找资料可知，KEY_UP连接在PA0引脚上，而定时器5通道1刚好是PA0引脚复用。按下、松开KEY_UP后PA0引脚都有一个电平跳变，定时器5通道1可以捕获到这个电平跳变。并且按下后PA0引脚变为高电平，所以配置PA0为下拉输入，在未按下时，下拉到低电平；且按下后为PA0检测到高电平，所以捕获上升沿。

按下后，下次松开的时间无法控制，如果这个时间比较长的话，定时器5会经过多次重装载初值，所以要记录好更新中断次数。

定时器5挂载在APB1外设上，由下图可知，定时器5的时钟频率为72MHZ。

所以不妨将定时器5的预分频系数设置为7199，则定时器5的时钟频率为10KHZ，即0.1ms计数一次。若将重装载值设置为9999，则每1s发生一次更新事件。

3、KEY_UP代码

之前博客总结过，直接附代码：

key.h：

//key.h
#ifndef KEY_H
#define KEY_H
void KEY_Init(void);
#endif

key.c：

//key.c
#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#include "key.h"
void KEY_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct_A;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);//使能GPIOA和GPIOE（PA0 PE2、3、4）
	
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct_A);//PA0 key_up  下拉输入
}

4、CAP代码编写

cap.h固定格式，代码：

#ifndef _CAP_
#define _CAP_
void CAP_Iint(void);
#endif

cap.c中需使能PA0复用功能，配置定时器5通道1为输入捕获通道，可以滤波，为了防抖，可以去滤波。采用频率就采用定时器时钟频率，N=8，所以TIM_ICFilter=0x0011。

#include "cap.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
u16  Rise_count=0;
void CAP_Iint()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=9999;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7199;
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0011;//8次检测
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE);

	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);
}

为了记录更新事件次数（重装载初值次数），需要使能定时器5的更新中断，当然因为要捕获，所以也得使能定时器5通道1的捕获中断。这样，捕获到上升沿、更新事件后都会发生中断进入中断服务函数。

5、中断服务函数（核心思想）

首先要明白中断服务函数里面应该干啥。定时器计数到重装载值后归零产生中断，进入中断服务函数；定时器捕获到上升沿后会产生对应通道的中断，并进入中断服务函数。两种途径进入中断服务函数，所以都得考虑到。

再者，按下KEY_UP时间可能会很长，如10s…则定时器会多次重装载初值，这样计算时间的话，就不能单纯的下降沿计数器的-上升沿计数器值，这个多次重装载也得考虑到。

然后，还得判断下降沿，因为TIM1、TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM8不支持双边沿检测，可以看一下TIM_ICInit（）函数：

所以要考虑下降沿怎么检测

最后还要考虑什么时候串口输出，要把握输出时机。

现附我自己写的一个代码（不是最优解 😐），然后再分析。

u16  updata_count=0;//记录更新中断次数
u16  TIM5CH1_RISE_VAL=0;//记录捕获上升沿时计数器的值
u16  TIM5CH1_FALLVAL=0;//记录下降沿时计数器的值
u16	 flag=0;//标记刚刚是否是高电平、为了判断下降沿

void TIM5_IRQHandler(void)
{
	if((TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)!=RESET)&&( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)))
	{
		updata_count++;//在高电平时间段发生了更新中断，需要重装载,记录重装载次数
	}
	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1)!=RESET)//捕获到上升沿
	{
		TIM5CH1_RISE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//将上升沿时定时器的值保存下来，该函数对CCR1读操作了，所以SR寄存器捕获标志位不需要手动清零。
		flag=1;//标记为发生过上升沿捕获了
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}



//主函数中
 while(1)
	 {
		 if((flag==1)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==Bit_RESET))
		 {//现在是低电平，但之前发生过上升沿捕获
			
			 time=(int)(0.1*((abs(TIM5CH1_FALLVAL-TIM5CH1_RISE_VAL))+10000*updata_count));
			 //注意高电平期间计数器可能会多次重装载初值
			 printf("Time=%d ms\r\n",time);
			 flag=0;
			 TIM5CH1_FALLVAL=0;
			 TIM5CH1_RISE_VAL=0;
			 updata_count=0;
			 //注意完成一次输出后全部清零
		 }		
	 }

上面程序中先定义了4个变量：

u16  updata_count=0;//记录更新中断次数
u16  TIM5CH1_RISE_VAL=0;//记录捕获上升沿时计数器的值
u16  TIM5CH1_FALLVAL=0;//记录下降沿时计数器的值
u16	 flag=0;//标记刚刚是否是高电平、为了判断下降沿

第一个变量用来计算在高电平期间计数器重装载了几次
第二个变量用来储存上升沿时计数器的值
第三个变量用来储存下降沿时计数器的值
第四个变量用来判断下降沿

不管是计数器更新中断还是通道上升沿捕获中断，进入中断服务函数后，首先：

if((TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)!=RESET)&&( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)))
	{
		updata_count++;//在高电平时间段发生了更新中断，需要重装载,记录重装载次数
	}

即当有更新中断产生（重装载计数器），并且此时PA0输入是高电平，说明在高电平持续时间计数器重装载了初值，此时updata_count++。

接下来处理上升沿，当捕获到上升沿后，计数器的当前值自动保存在CCR1中，对CCR1读操作得到当前计数器的值，同时可以让SR寄存器的捕获状态标志清零，以便下次捕获中断。通过对CRR1寄存器读操作，SR寄存器捕获状态标志位自动清零，就不用专门去持续中清零了

因为没有下降沿捕获，所以无法直接判断产生下降沿的准确时间。所以定义变量flag，初始flag=0，当有捕获中断产生时，令flag=1，表示产生了捕获中断，此时是高电平。

if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1)!=RESET)//捕获到上升沿
	{
		TIM5CH1_RISE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//将上升沿时定时器的值保存下来，该函数对CCR1读操作了，所以SR寄存器捕获标志位不需要手动清零。
		flag=1;//标记为发生过上升沿捕获了
	}

那怎么就是下降沿了呢？要实时检测PA0的电平，所以把判断函数放在主函数的while（）循环中。当检测到flag=1（即发生过上升沿捕获）且PA0为低电平（原来高电平，下降沿后变为低电平），就说明一个完整的高电平持续时间结束。

再次获取计数器的值，根据前后计数器的值、重装载次数可以算出上升沿->下降沿总共计数多少个。而定时器时钟前面设置的10KHZ，即0.1ms计数一次，则可以求出上升沿->下降沿持续时间。

 while(1)
	 {
		 if((flag==1)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==Bit_RESET))
		 {//现在是低电平，但之前发生过上升沿捕获
			
			 time=(int)(0.1*((abs(TIM5CH1_FALLVAL-TIM5CH1_RISE_VAL))+10000*updata_count));
			 //注意高电平期间计数器可能会多次重装载初值
			 printf("Time=%d ms\r\n",time);
			 flag=0;
			 TIM5CH1_FALLVAL=0;
			 TIM5CH1_RISE_VAL=0;
			 updata_count=0;
			 //注意完成一次输出后全部清零
		 }		

6、完整代码

cap.c代码+中的服务函数：

#include "cap.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"

u16  updata_count=0;//记录更新中断次数
u16  TIM5CH1_RISE_VAL=0;//记录捕获上升沿时计数器的值
u16  TIM5CH1_FALLVAL=0;//记录下降沿时计数器的值
u16	 flag=0;//标记刚刚是否是高电平、为了判断下降沿
void CAP_Iint()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=9999;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7199;
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x0011;//8次检测
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStructure);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE);

	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);
}

void TIM5_IRQHandler(void)
{
	if((TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update)!=RESET)&&( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)))
	{
		updata_count++;//在高电平时间段发生了更新中断，需要重装载,记录重装载次数
	}
	if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1)!=RESET)//捕获到上升沿
	{
		TIM5CH1_RISE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//将上升沿时定时器的值保存下来，该函数对CCR1读操作了，所以SR寄存器捕获标志位不需要手动清零。
		flag=1;//标记为发生过上升沿捕获了
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

main.c代码：

#include "stm32f10x.h"
#include "cap.h"
#include "usart.h"
#include "key.h"
#include  "math.h"
extern u16  flag;
extern u16 TIM5CH1_FALLVAL;
extern u16 TIM5CH1_RISE_VAL;
extern u16  updata_count;
u16 time=0;
 int main(void)
 {	
	 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	 CAP_Iint();
	 KEY_Init();
	 uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
	 while(1)
	 {
		 if((flag==1)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==Bit_RESET))
		 {//现在是低电平，但之前发生过上升沿捕获
			
			 time=(int)(0.1*((abs(TIM5CH1_FALLVAL-TIM5CH1_RISE_VAL))+10000*updata_count));
			 //注意高电平期间计数器可能会多次重装载初值
			 printf("Time=%d ms\r\n",time);
			 flag=0;
			 TIM5CH1_FALLVAL=0;
			 TIM5CH1_RISE_VAL=0;
			 updata_count=0;
			 //注意完成一次输出后全部清零
		 }		
	 }
 }

7、测试

按下KEY_UP键后一段时间松开，察看在串口检测器中的显示：