1、通用定时器输入捕获功能简介
通用定时器的输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。
STM32的每个通用定时器都有4个输入捕获的通道,分别是TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3、TIMx_CH4。
STM32通过检测通道上的边沿信号,在边沿信号发生变化时(上升沿或下降沿变化),将当前定时器计数器的值(寄存器TIMx_CNT的值)存放到对应通道的捕获/比较寄存器TIMx_CCRx里面,通过记录两次边沿信号的时间,来计算脉冲宽度或频率。
2、通用定时器输入捕获详解
通用定时器框图如下:
图中红色框部分就是通用定时器的输入捕获功能。
TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3、TIMx_CH4分别对应通用定时器的4个输入捕获通道。
从通用定时器框图可以看到每路输入捕获通道的结构都是差不多的。
以CH1为例,通用定时器通过TIMx_CH1脚位产生信号TI1,TI1经过滤波器后,将信号传输给边沿检测器,边沿检测器检测到准确的边沿信号之后,产生TI1FP1和TI1FP2信号(这两个信号其实是一样的,只是输出的路径不一样),TI1FP1信号提供给IC1,IC1经过预分频器之后,产生捕获信号,这时候定时器计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存器中,而且TIMx_SR状态寄存器的CC1IF标志位被置1,如果使能了通道1输入捕获的中断功能,就会产生中断。
在红色的框图中,TI1的输入可以选择TIMx_CH1、TIMx_CH2、TIMx_CH3这3个通道的异或,这个功能好像是高级定时器的霍尔传感器功能,这里不用管,用作输入捕获功能的时候T1就默认选择TIMx_CH1输入就好。
输入滤波器:
输入捕获通道通过设置TIMx_CCMRx捕获/比较模式寄存器的ICxF[3:0]位来配置滤波器。
这里需要注意的是,输入捕获有4个通道,而捕获/比较模式寄存器只有两个,分别是TIMx_CCMR1和TIMx_CCMR2,通道1由TIMx_CCMR1的低8位配置;通道2由TIMx_CCMR1的高8位配置;通道3由TIMx_CCMR2的低8位配置;通道4由TIMx_CCMR2的高8位配置。
还要注意的是,捕获/比较模式寄存器在不同状态下时,配置的功能是不一样,如果通道被配置成输出,那么捕获/比较模式寄存器是用来配置输出功能;如果通道被配置成输入,则捕获/比较模式寄存器是用来配置输入功能。捕获/比较模式寄存器TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位用来配置通道是输出还是输入。当CCxS[1:0] = 00时,通道被配置为输出。当CCxS[1:0] != 0时,通道被配置为输入。
下图是通道1的IC1F[3:0]位的寄存器说明图:
图中的FCK_INT是定时器的输入频率,一般是MCU的主频(要看具体的设置)。而FDTS是根据TIMx_CR1控制寄存器的bit9~bit8位CKD[1:0]的值来确定:
当CKD = 00时,FDTS = FCK_INT。
当CKD = 00时,FDTS = 2*FCK_INT。
当CKD = 00时,FDTS = 4*FCK_INT。
图中的N是指滤波长度,假设IC1F[3:0] = 0011,并设置IC1映射到通道1上,且为上升沿触发,那么在捕获到上升沿的时候,再以FCK_INT的频率,连续采样8次通道1的电平,如果都是高电平,则说明这是一个有效的触发信号。
滤波器可以滤除哪些脉宽低于一定时间的脉冲信号,从而达到滤波的效果,当然也可以选择不滤波。
边沿检测器:
边沿检测器可以检测信号是上升沿还是下降沿,只有跟设定的边沿对得上的信号才能触发输入捕获功能。
边沿检测器可以设定为上升沿触发或是下降沿触发,这是通过捕获/比较使能寄存器TIMx_CCER的CCxP位来选择的。
同样CCxP的位在通道位输入和输出是具有不同的配置功能。当通道设为输入时,CCxP用来设置边沿检测器。
当CCxP = 0是,输入捕获是在上升沿的时候触发。
当CCxP = 1时,输入捕获是在下降沿的时候触发。
TIxFPx信号:
从通用定时器框图中可以看到,信号在经过输入滤波器和边沿检测器之后,每个通道都会产生2个信号:
通道1:TI1FP1和TI1FP2。
通道2:TI2FP1和TI2FP2
通道3:TI3FP1和TI3FP2
通道4:TI4FP1和TI4FP2
其实TIxFP1和TIxFP2的信号是同一个,但是他们输出的方向不一样,所以用不同的名称来区分,从图中可以看出:
TI1FP1作为输入源提供给IC1,而TI1FP2作为输入源提供给IC2。
TI2FP1作为输入源提供给IC2,而TI2FP2作为输入源提供给IC1。
TI3FP1作为输入源提供给IC3,而TI3FP2作为输入源提供给IC4。
TI4FP1作为输入源提供给IC4,而TI4FP2作为输入源提供给IC3。
也就是说TIMx_CH1和TIMx_CH2的输入信号是可以交互到IC1和IC2的;TIMx_CH3和TIMx_CH4的输入信号也可以交互到IC3和IC4。
具体ICx的输入源的选择是通过捕获/比较寄存器TIMx_CCMRx的CCxS[1:0]位决定的,比如IC1的输入源的选择:
当CC1S[1:0] = 00时,通道1被配置为输出。
当CC1S[1:0] = 01时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TI1FP1。
当CC1S[1:0] = 10时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TI2FP2。
当CC1S[1:0] = 11时,通道1被配置为输入,IC1的输入源选择TRC。
其它通道的配置也是类似的,可以参照着查看参考手册。
预分频器:
输入捕获的预分频器是通过TIMx_CCMRx的ICxPSC[1:0]位配置的。
当ICxPSC[1:0] = 00时,无预分频,捕获输入口上检测到的灭一个边沿都触发一次捕获。
当ICxPSC[1:0] = 01时,捕获输入口上检测到2个边沿才触发一次捕获。
当ICxPSC[1:0] = 10时,捕获输入口上检测到4个边沿才触发一次捕获。
当ICxPSC[1:0] = 11时,捕获输入口上检测到8个边沿才触发一次捕获。
捕获输入中断: