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STM32CubeMX 学习（5）输入捕获实验
个人学习记录
一、新建工程
二、选择芯片型号
我使用的开发板是正点原子 STM32F103ZET6 核心板
三、配置时钟
开发板焊接了外部晶振，所以我 RCC(Reset and Cock Control) 配置选择了 Crystal/Ceramic Resonator（石英/陶瓷谐振器），配置完成后，右边的 Pinout view 里相关引脚就会被标绿。
外部高速时钟配置完成后，进入 Clock Configuration 选项，根据实际情况，将系统时钟配置为 72 MHz，配置步骤如下，最后按下回车，软件会自动调整分频和倍频参数。
四、配置调试模式
ST-Link 就是 Serial Wire 调试模式，一定要设置！！！
以前使用 M0 的芯片，不配置这个模式没出现问题，但现在这个型号，如果不配置 Serial Wire 模式，程序一旦通过 ST-Link 烧录到芯片中，芯片就再也不能被ST-Link 识别了。（后来我是通过 STMISP 工具烧录程序/擦除后才恢复正常的）
五、定时器（输入捕获）参数配置
我将 TIM2 的通道 1 作为输入捕获测试通道，STM32CubeMX 会默认配置 PA0 作为输入捕获的 IO 口（PA0 有该复用功能，且不需要重映像，所以自动将 PA0 设为 TIM_CH1 的 GPIO），定时器的参数设定如下图所示（输入捕获的配置可以不用改，默认捕获上升沿）：
分频系数为 72-1，意思就是 72 分频（0表示 1 分频，1 表示 2 分频，以此类推），TIM2 的时钟频率为 72 MHz（下图中，APB1 Timer clocks 的时钟频率为 72MHz，TIM2 挂载在 APB1 上）。将其进行 72 分频后，频率变成了 1MHz，即每秒计数 1000000 次。周期设置为 1000-1（这里要减一，应该是因为计数值最小为 0），代表着一个完整的计时周期为 1000 次计数，结合定时器计数频率，定时器一次计时溢出所需的时间为 1ms。【频率决定了输入捕获的捕获周期，计时值设为 1000 只是为了方便计算】
输入捕获需要开启定时器的中断，无论是计时溢出还是输入捕获都需要使用到中断。
六、生成 Keil 工程
设置 IDE 和 工程目录及名称：
将每种外设的代码存放到不同的 .c /.h 文件中，便于管理（不然都会被放到 main.c 中）。
下面是生成 Keil 工程中关于 TIM2（输入捕获）初始化的代码：
/* TIM2 init function */ void MX_TIM2_Init(void) { /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */ /* USER CODE END TIM2_Init 0 */ TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0}; TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0}; TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0}; /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */ /* USER CODE END TIM2_Init 1 */ htim2.Instance = TIM2; htim2.Init.Prescaler = 72 - 1; htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim2.Init.Period = 1000 - 1; htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL; if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } if (HAL_TIM_IC_Init(&htim2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET; sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } sConfigIC.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING; sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; sConfigIC.ICFilter = 0; if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */ /* USER CODE END TIM2_Init 2 */ }- 1
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七、中断函数写在哪
在使用标准库时，我们是将中断处理写在最底层的中断处理函数中，如
EXTI0_IRQHandler()，但 Hal 库增加了回调函数，将中断底层一些必要的操作 “隐藏” 了起来（如清除中断）。中断的调用顺序是（以 EXTI0 为例）：
EXTI0_IRQHandler()—>HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()—>HAL_GPIO_EXTI_Callback()。TIM2 的中断服务函数已经在
stm32f1xx_it.c中定义（STM32CubeMX 自动生成的）/** * @brief This function handles TIM2 global interrupt. */ void TIM2_IRQHandler(void) { /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */ /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */ HAL_TIM_IRQHandler(&htim2); /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */ /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */ }- 1
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HAL_TIM_IRQHandler()是 HAL 库的定时器总中断，里面代码很多，这里不展示，我们只需要知道一点——当 TIM2 计数值溢出或发生其他事件（如捕获到上升/下降沿信号）时，系统会执行一系列的中断回调函数，其中包括我们将要用到的 计数溢出回调函数HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()和 输入捕获回调函数HAL_TIM_IC_CaptureCallback()。八、测试示例
实验中用到了串口，上文配置中没提及，串口配置可以参考 STM32CubeMx 学习（2）USART 串口实验
我的实验代码的核心部分为中断回调函数：
// 定时器计数溢出中断处理回调函数 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(IC_DONE_FLAG == 0) // 未完成捕获 { if(IC_START_FLAG == 1) // 已经捕获到了高电平 { IC_TIMES++; // 捕获次数加一 } } } //定时器输入捕获中断处理回调函数 void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)// 捕获中断发生时执行 { if(IC_DONE_FLAG == 0) // 未完成捕获 { if(IC_START_FLAG == 1) // 原来是高电平，现在捕获到一个下降沿 { IC_VALUE = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); // 获取捕获值 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1); // 先清除原来的设置 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);// 配置为上升沿捕获 IC_START_FLAG = 0; // 标志复位 IC_DONE_FLAG = 1; // 完成一次高电平捕获 } else // 捕获还未开始，第一次捕获到上升沿 { IC_TIMES = 0; // 捕获次数清零 IC_VALUE = 0; // 捕获值清零 IC_START_FLAG = 1; // 设置捕获到了上边沿的标志 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1); // 先清除原来的设置 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);// 配置为下降沿捕获 } __HAL_TIM_SET_COUNTER(htim,0); // 定时器计数值清零 } }- 1
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完整 main.c
/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "tim.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" #include <stdio.h> /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ uint32_t IC_TIMES; // 捕获次数，单位1ms uint8_t IC_START_FLAG; // 捕获开始标志，1：已捕获到高电平；0：还没有捕获到高电平 uint8_t IC_DONE_FLAG; // 捕获完成标志，1：已完成一次高电平捕获 uint16_t IC_VALUE; // 输入捕获的捕获值 /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ uint32_t time = 0; /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_TIM2_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1); //开启TIM2的捕获通道1 __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE); //使能更新中断 /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { HAL_Delay(10); if(IC_DONE_FLAG == 1) // 如果完成一次高电平捕获 { IC_DONE_FLAG = 0; // 标志清零 time = IC_TIMES * 1000; // 脉冲时间为捕获次数 * 1000us time += IC_VALUE; // 加上捕获时间（小于1ms的部分） printf("High level: %d us\n", time); } /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ // 定时器计数溢出中断处理回调函数 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(IC_DONE_FLAG == 0) // 未完成捕获 { if(IC_START_FLAG == 1) // 已经捕获到了高电平 { IC_TIMES++; // 捕获次数加一 } } } //定时器输入捕获中断处理回调函数 void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)// 捕获中断发生时执行 { if(IC_DONE_FLAG == 0) // 未完成捕获 { if(IC_START_FLAG == 1) // 原来是高电平，现在捕获到一个下降沿 { IC_VALUE = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); // 获取捕获值 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1); // 先清除原来的设置 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_RISING);// 配置为上升沿捕获 IC_START_FLAG = 0; // 标志复位 IC_DONE_FLAG = 1; // 完成一次高电平捕获 } else // 捕获还未开始，第一次捕获到上升沿 { IC_TIMES = 0; // 捕获次数清零 IC_VALUE = 0; // 捕获值清零 IC_START_FLAG = 1; // 设置捕获到了上边沿的标志 TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1); // 先清除原来的设置 TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);// 配置为下降沿捕获 } __HAL_TIM_SET_COUNTER(htim,0); // 定时器计数值清零 } } /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */- 1
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实验效果：
PA0 对应我开发板上的一个按键，当轻触（未按下）该按键时，串口会不停打印一些无用的高电平持续时间，这些无用脉冲的持续时间很接近， 都是 10ms 左右，说明按键的抖动电平持续时间大约为 10ms。
当长按按键，再松开，就会打印按键按下的时间，比如下图两个被红圈圈中的数据，第一次的高电平持续时间为4.35s，第二次高电平持续时间为 1.59s。
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