1. 了解输入捕获。
2. 学会配置输入捕获。

用TIM5的通道1（PA0）来做输入捕获，捕获PA0上高电平的脉宽，通过串口打印高电平脉宽时间。

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。STM32的定时器，除了TIM6和TIM7，其他定时器都有输入捕获功能。STM32的输入捕获，简单的说就是通过检测TIMx_CHx上的边沿信号，在边沿信号发生跳变（比如上升沿/下降沿）的时候，将当前定时器的值（TIMx_CNT）存放到对应的通道的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）里面，完成一次捕获。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA等。

本章我们用到TIM5_CH1来捕获高电平脉宽，也就是要先设置输入捕获为上升沿检测，记录发生上升沿的时候TIM5_CNT的值。然后配置捕获信号为下降沿捕获，当下降沿到来时，发生捕获，并记录此时的TIM5_CNT值。这样，前后两次TIM5_CNT之差，就是高电平的脉宽，同时TIM5的计数频率我们是知道的，从而可以计算出高电平脉宽的准确时间。 接下来，我们介绍我们本章需要用到的一些寄存器配置，需要用到的寄存器有：TIMx_ARR、TIMx_PSC、TIMx_CCMR1、TIMx_CCER、TIMx_DIER、TIMx_CR1、TIMx_CCR1这些寄存器在前面全部都有提到(这里的x=5)，我们这里就不再全部罗列了，我们这里针对性的介绍这几个寄存器的配置。

首先TIMx_ARR和TIMx_PSC，这两个寄存器用来设自动重装载值和TIMx的时钟分频，用法同前面介绍的，我们这里不再介绍。

再来看看捕获/比较模式寄存器1：TIMx_CCMR1，这个寄存器在输入捕获的时候，非常有用，有必要重新介绍，该寄存器的各位描述如图所示：

当在输入捕获模式下使用的时候，对应图的第二行描述，从图中可以看出，TIMx_CCMR1明显是针对2个通道的配置，低八位[7:0]用于捕获/比较通道1的控制，而高八位[15:8]则用于捕获/比较通道2的控制，因为TIMx还有CCMR2这个寄存器，所以可以知道CCMR2是用来控制通道3和通道4（详见《STM32参考手册》290页，14.4.8节）。

这里我们用到的是TIM5的捕获/比较通道1，我们重点介绍TIMx_CMMR1的[7:0]位（其实高8位配置类似），TIMx_CMMR1的[7:0]位详细描述见图所示：

其中CC1S[1:0]，这两个位用于CCR1的通道配置，这里我们设置IC1S[1:0]=01，也就是配置IC1映射在TI1上（关于IC1，TI1不明白的，可以看《STM32参考手册》14.2节的图98-通用定时器框图），即CC1对应TIMx_CH1。输入捕获1预分频器IC1PSC[1:0]，这个比较好理解。我们是1次边沿就触发1次捕获，所以选择00就是了。输入捕获1滤波器IC1F[3:0]，这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度。其中，是定时器的输入频率（TIMxCLK），一般为72Mhz，而则是根据TIMx_CR1的CKD[1:0]的设置来确定的，如果CKD[1:0]设置为00，那么N值就是滤波长度，举个简单的例子：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，再以的频率，连续采样到8次通道1的电平，如果都是高电平，则说明却是一个有效的触发，就会触发输入捕获中断（如果开启了的话）。这样可以滤除那些高电平脉宽低于8个采样周期的脉冲信号，从而达到滤波的效果。这里，我们不做滤波处理，所以设置IC1F[3:0]=0000，只要采集到上升沿，就触发捕获。再来看看捕获/比较使能寄存器：TIMx_CCER，该寄存器的各位描述见图。本章我们要用到这个寄存器的最低2位，CC1E和CC1P位。这两个位的描述如图所示：

所以，要使能输入捕获，必须设置CC1E=0，而CC1P则根据自己的需要来配置。接下来我们再看看DMA/中断使能寄存器：TIMx_DIER，该寄存器的各位描述见图,本章，我们需要用到中断来处理捕获数据，所以必须开启通道1的捕获比较中断，即CC1IE设置为1。控制寄存器：TIMx_CR1，我们只用到了它的最低位，也就是用来使能定时器的，这里前面章节都有介绍，请大家参考前面的章节。最后再来看看捕获/比较寄存器1：TIMx_CCR1，该寄存器用来存储捕获发生时，TIMx_CNT的值，我们从TIMx_CCR1就可以读出通道1捕获发生时刻的TIMx_CNT值，通过两次捕获（一次上升沿捕获，一次下降沿捕获）的差值，就可以计算出高电平脉冲的宽度。

至此，我们把本章要用的几个相关寄存器都介绍完了，本章要实现通过输入捕获，来获取TIM5_CH1(PA0)上面的高电平脉冲宽度，并从串口打印捕获结果。下面我们介绍输入捕获的配置步骤如下：

1) 开启TIM5时钟和GPIOA时钟，配置PA0为下拉输入

要使用TIM5，我们必须先开启TIM5的时钟。这里我们还要配置PA0为下拉输入，因为我们要捕获TIM5_CH1上面的高电平脉宽，而TIM5_CH1是连接在PA0上面的。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE); // 使能TIM5时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); // 使能GPIOA时钟

这两个函数的使用在前面多次提到，还有GPIO初始化，这里也不重复了。

2) 初始化TIM5,设置TIM5的ARR和PSC

在开启了TIM5的时钟之后，我们要设置ARR和PSC两个寄存器的值来设置输入捕获的自动重装载值和计数频率。这在库函数中是通过TIM_TimeBaseInit函数实现的，在前面章节已经讲解过，这里不重复讲解。

TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseInitStructure; // 声明一个结构体变量，用来初始化定时器
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=0xffff; // 设定计数器自动重装值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=71; // 以1Mhz的频率计数一次即是1us
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 设置时钟分割:TDTS=Tck_tim
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure); // 根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

3) 设置TIM5的输入比较参数，开启输入捕获

输入比较参数的设置包括映射关系，滤波,分频以及捕获方式等。这里我们需要设置通道1为输入模式，且IC1映射到TI1(通道1)上面，并且不使用滤波（提高响应速度）器，上升沿捕获。库函数是通过TIM_ICInit函数来初始化输入比较参数的：

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

同样，我们来看看参数设置结构体TIM_ICInitTypeDef的定义：

typedef struct
{
	uint16_t TIM_Channel;
	uint16_t TIM_ICPolarity;
	uint16_t TIM_ICSelection;
	uint16_t TIM_ICPrescaler;
	uint16_t TIM_ICFilter;
} 
TIM_ICInitTypeDef;

参数TIM_Channel很好理解，用来设置通道。我们设置为通道1，为TIM_Channel_1。 参数TIM_ICPolarit是用来设置输入信号的有效捕获极性，这里我们设置为TIM_ICPolarity_Rising，上升沿捕获。同时库函数还提供了单独设置通道1捕获极性的函数为：

TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling)

这表示通道1为上升沿捕获，我们后面会用到，同时对于其他三个通道也有一个类似的函数，使用的时候一定要分清楚使用的是哪个通道该调用哪个函数，格式为

TIM_OCxPolarityConfig()

• 参数TIM_ICSelection是用来设置映射关系，我们配置IC1直接映射在TI1上，选择TIM_ICSelection_DirectTI。
• 参数TIM_ICPrescaler用来设置输入捕获分频系数，我们这里不分频，所以选中TIM_ICPSC_DIV1,还有2,4,8分频可选。
• 参数TIM_ICFilter设置滤波器长度，这里我们不使用滤波器，所以设置为0。

这些参数的意义，在我们讲解寄存器的时候举例说明过，这里不做详细解释。我们的配置代码是：

TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1; // 选择输入端IC1映射到TI1上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising; // 上升沿捕获
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI; // 映射到TI1上
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; // 配置输入分频，不分频
TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x00; // IC1F=0000配置输入滤波器不滤波
TIM_ICInit(TIM5,&TIM5_ICInitStructure); // 初始化TIM5输入捕获通道1

4) 使能捕获和更新中断（设置TIM5的DIER寄存器）

因为我们要捕获的是高电平信号的脉宽，所以，第一次捕获是上升沿，第二次捕获时下降沿，必须在捕获上升沿之后，设置捕获边沿为下降沿，同时，如果脉宽比较长，那么定时器就会溢出，对溢出必须做处理，否则结果就不准了。这两件事，我们都在中断里面做，所以必须开启捕获中断和更新中断。这里我们使用定时器的开中断函数TIM_ITConfig即可使能捕获和更新中断：

TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE); //允许更新中断和捕获中断

5) 设置中断分组，编写中断服务函数

设置中断分组的方法前面多次提到这里我们不做讲解，主要是通过函数NVIC_Init()来完成。分组完成后，我们还需要在中断函数里面完成数据处理和捕获设置等关键操作，从而实现高电平脉宽统计。在中断服务函数里面，跟以前的外部中断和定时器中断实验中一样，我们在中断开始的时候要进行中断类型判断，在中断结束的时候要清除中断标志位。使用到的函数在上面的实验已经讲解过，分别为TIM_GetITStatus()函数和TIM_ClearITPendingBit()函数。

if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update)!=RESET){} // 判断是否为更新中断
if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_CC1)!=RESET){} // 判断是否发生捕获事件
TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); // 清除中断和捕获标志位

6) 使能定时器（设置TIM5的CR1寄存器）

最后，必须打开定时器的计数器开关，启动TIM5的计数器，开始输入捕获。

TIM_Cmd(TIM5,ENABLE);//使能定时器5

通过以上6步设置，定时器5的通道1就可以开始输入捕获了。

/*******************************************************************************
* 函 数 名		: input_init
* 函数功能		: 输入捕获配置初始化，定时器5通道1输入捕获配置 
* 输    入		: 无
* 输    出		: 无
*******************************************************************************/
void input_init()
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//声明一个结构体变量，用来初始化定时器
	TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
 
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
	/* 开启定时器5时钟 */
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);	 //使能TIM5时钟
 
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1); //清除中断和捕获标志位
 
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 0xffff;	 //设定计数器自动重装值 	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 71;   //以1Mhz的频率计数 一次即是1us
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;	 //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
	TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入端 IC1映射到TI1上 
	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获 
	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上 
	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频 
	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波 
	TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure); //初始化TIM5输入捕获通道1	
 
	//中断分组初始化
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;	//打开TIM5的全局中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;	//抢占优先级为0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1; //响应优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;	  //使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 
	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE); //使能或者失能TIMx外设
	TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE );	//使能或者失能指定的TIM中断	
}

void TIM5_IRQHandler() // 定时器5输入捕获中断函数
{
	if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0) // 还未成功捕获
	{
		if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)	
		{
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) // 已经捕获到高电平了
			{
				if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x3f)==0x3f) // 高电平太长了
				{	
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0x80; // 标记成功捕获了一次
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0xffff;		
				}
				else
				{
					TIM5CH1_CAPTURE_STA++;	
				}
			}
		}	
	}
	if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET) // 捕获1发生捕获事件
	{
		if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) // 捕获到一个下降沿
		{
			TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; // 标记成功捕获到一次上升沿 
			TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5); // 获得TIMx输入捕获1的值
			TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); // 设置为上升沿捕获	
		}
		else
		{
			TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; // 清空 
			TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; 
			TIM_SetCounter(TIM5,0); 
			TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; // 标记捕获到了上升沿 
			TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); // 设置为下降沿捕获
		}	
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); // 清除中断标志位
}

TIM5_IRQHandler是TIM5的中断服务函数，该函数用到了两个全局变量，用于辅助实现高电平捕获。其中TIM5CH1_CAPTURE_STA，是用来记录捕获状态。另外一个变量TIM5CH1_CAPTURE_VAL，则用来记录捕获到下降沿的时候，TIM5_CNT的值。 现在我们来介绍一下，捕获高电平脉宽的思路：首先，设置TIM5_CH1捕获上升沿，这在input_init函数执行的时候就设置好了，然后等待上升沿中断到来，当捕获到上升沿中断，此时如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位为0，则表示还没有捕获到新的上升沿，就先把TIM5CH1_CAPTURE_STA、TIM5CH1_CAPTURE_VAL和TIM5→CNT等清零，然后再设置TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位为1，标记捕获到高电平，最后设置为下降沿捕获，等待下降沿到来。如果等待下降沿到来期间，定时器发生了溢出，就在TIM5CH1_CAPTURE_STA里面对溢出次数进行计数，当最大溢出次数来到的时候，就强制标记捕获完成（虽然此时还没有捕获到下降沿）。当下降沿到来的时候，先设置TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位为1，标记成功捕获一次高电平，然后读取此时的定时器值到TIM5CH1_CAPTURE_VAL里面，最后设置为上升沿捕获，回到初始状态。这样，我们就完成一次高电平捕获了，只要TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位一直为1，那么就不会进行第二次捕获，我们在main函数处理完捕获数据后，将TIM5CH1_CAPTURE_STA置零，就可以开启第二次捕获。

int main()
{	
	u32 temp;
	key_init(); // 按键初始化
	input_init(); // 输入捕获初始化
	printf_init(); // printf初始化
	while(1)
	{
		if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x80)) // 成功捕获到了一次上升沿
		{
			temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x3f;
			temp=temp*65536; // 溢出时间总和
			temp=temp+TIM5CH1_CAPTURE_VAL; // 得到总的高电平时间
			printf("高电平持续时间为:%d us\r\n",temp);
			TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; // 开启下一次捕获	
		}
		delay_ms(10);
	}	
}

通过设置自动装载值是0xffff和预分频值是71，将TIM5_CH1的捕获计数器设计为1us计数一次，并设置重装载值为最大，所以我们的捕获时间精度为1us。主函数通过TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位，来判断有没有成功捕获到一次高电平，如果成功捕获，则将高电平时间通过串口输出到电脑。通过“自主脉冲发生”JP72输出脉冲采集高电平的捕获时间。原理图如下。

1. 使用1根1P杜邦线连接核心板PA0连接“自主脉冲发生”单元的J72。
2. 使用1根2P杜邦线连接核心板PA2连接“两路串行通信”单元的TXD1，PA3与RXD1连接。（printf输出定义在USART2上面）
3. “两路串行通信”单元中的卧式开关打在“串行”上，串口线DB1同电脑连接。
4. 在KEIL软件中调试运行“输入捕获”工程文件。
5. 实验现象：打开PC端串口调试助手选择连接串口，设置波特率为9600，字符串显示。如下图所示，调节脉冲调节电位器，查看不同的高电平时间。