输入捕获模式#

在输入捕获模式下，输入通道会经过一个预分频器后连接到捕获寄存器上。当定时器输入通道检测到上升沿（或下降沿）时，立即将此时计数器的数值记录到捕获寄存器中。若为此捕获开启了中断，则还会触发输入捕获中断。

但是，此处的边沿检测器只能检测上边沿或者下边沿，不能双边沿检测。但是，借助输入捕获的直接模式和间接模式，我们可以实现记录一条信号线上的上升沿与下降沿：

• TI1从边沿检测器会输出TI1FP1和TI1FP2，其中TI1FP1连接到捕获寄存器1，而TI1FP2连接到捕获寄存器2；
  
• TI2从边沿检测器会输出TI2FP1和TI2FP2，同样地TI2FP1连接到捕获寄存器1，TI2FP2连接到捕获寄存器2。
  

TI1在自己的捕获寄存器1上进行输入捕获就是直接模式，而在捕获寄存器2上进行输入捕获就是间接模式。
借助直接模式和间接模式，我们就可以实现一个GPIO口的信号在两个端口进行捕获，间接地实现了双边沿检测。

当然，除了TI1和TI2这一对输入信号可以互相借用对方的捕获寄存器，TI3和TI4也有相同的机制。

芯片配置#

本文章中使用HC-SR04超声波模块，最终显示超声波测距的结果。

分析：HC-SR04在接收到电平脉冲后会发送超声波，然后检测反射回来的超声波。发射超声波时会将输出电平信号拉高，而接收到超声波时会将输出电平信号拉低，因此只要通过定时器的输入捕获模式，得知拉高和拉低的时间戳，再通过简单的计算，便可得到距离。

1. 在Clock Configuration中将HCLK改为72MHz；
2. 在CubeMX左侧Timers中点开TIM1，选择Internal Clock，并将Channel3设置为Input Capture direct mode（输入捕获直接模式），Channel 4设置为Input Capture indirect mode（输入捕获间接模式）。；
3. 在下方的设置中，将Prescaler设置为72-1，即每1微秒，计数器+1；
4. 在更下方的Input Capture Channel 4中，需要将Polarity Selection更改为Falling Edge，用于在下降沿时记录计数器的值；
5. 此外，还需要用到中断用于获取数据信息，因此在NVIC中将TIM1 capture compare interrupt启用；
6. 最后，再单独设置一个GPIO口为GPIO_Output用于发送脉冲启动HC-SR04模块。

代码配置#

函数HAL_TIM_IC_Start和HAL_TIM_IC_Start_IT用于启用输入捕获：

1
HAL_TIM_Base_Start(&htim1);
2
HAL_TIM_IC_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3);
3
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_4);

其中HAL_TIM_IC_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3)：

• &htim1：启用的定时器的句柄；
• TIM_CHANNEL_3：启用的定时器的通道。

捕获中断回调函数是HAL_TIM_IC_CaptureCallback，我们将其重定义，用于对数据进行处理：

1
#define SPEED 0.34
2
bool is_mesuring = false;
3
int up_edge_timestamp=0,down_edge_timestamp=0;
4
struct{
5
  int integer;
6
  int floating;
7
}distance={
8
  .integer=0,
9
  .floating=0
10
};
11
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
12
  if((htim==&htim1) && ((htim->Channel)==HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4)){
13
    up_edge_timestamp=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_3);
14
    down_edge_timestamp=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_4);
15
    distance.integer=(int)(((down_edge_timestamp-up_edge_timestamp)*SPEED)/2.0);
16
    distance.floating=(int)(((((down_edge_timestamp-up_edge_timestamp)*SPEED)/2.0)-distance.integer)*100);//保留两位小数
17
    is_mesuring=false;
18
    return;
19
  }
20
}

在死循环中实现向HC-SR04发送脉冲以测距，以及将测距结果显示在OLED屏幕上：

1
char sendBuffer[20]="";
2
while (1)
3
{
4
  if (is_mesuring==false){
5
    HAL_GPIO_WritePin(Trigger_GPIO_Port, Trigger_Pin, GPIO_PIN_SET);
6
    HAL_Delay(1);
7
    HAL_GPIO_WritePin(Trigger_GPIO_Port, Trigger_Pin, GPIO_PIN_RESET);
8
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1, 0);
9
    is_mesuring=true;
10
  }
11
  OLED_NewFrame();
12
  sprintf(sendBuffer,"distance:%d.%d",distance.integer,distance.floating);
13
  OLED_PrintString(0, 0, sendBuffer, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
14
  OLED_ShowFrame();
15
}

TIP

在发送脉冲后，使用__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1, 0);立即将计数器归零，可以防止下降沿数值比上升沿数值小。

总结#

1
HAL_TIM_IC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);//输入捕获模式启动
2
HAL_TIM_IC_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);//输入捕获模式启动（中断模式）
3
HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);//输入捕获中断回调函数