上篇介绍了定时器的输出功能，本篇介绍定时器的输入功能。
在单片机与嵌入式开发中，某些场景需要捕获传感器的高电平（或低电平）信号的持续时间，如红外解码信号、编码器输入信号等。
如下图，以单一的一段高电平输入信号为例，如何测量这段高电平的时间呢？
从直观上理解，就是要不断的检测这个信号，当信号从0变到1时，记录一个时间，再从1变到0时，记录另一个时间，两个时间差就是高电平的持续时间了。那具体要怎么编程呢？这就要用到定时器了。
2 定时器的捕获原理
上篇介绍了定时器的输出功能，本篇是利用定时器的输入功能，来计算脉冲时长。如下图：
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定时器的CNT计数器在不停的计数
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首先配置定时器的输入通道为上升沿捕获，这样当检测到从0到1的跳变时，CCR1就会先保存当前的CNT值，同时CNT会清零重新开始计数
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然后将定时器的输入通道为下降沿捕获，当检测从1到0的跳变时，CCR2就会先保存当前的CNT值
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在这期间，CNT的计数值可能会溢出，这不影响，记录下溢出的次数，并重新开始计数即可
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最终，t2-t1的高电平时间，就可以通过N次的溢出时间加CCR2保存的时间来计算获得了
3 定时器常用的寄存器
上篇介绍了定时器输出PWM时用到的几个寄存器（CR、CCMR、CNT、PSC、ARR、CCR等），这里再介绍几个捕获信号时需要用到的几个寄存器：
3.1 捕获/比较模式寄存器CCMR1
CCMR寄存器上篇已有介绍，只是上篇仅介绍了输出模式下的功能，本篇再介绍一下它在输入模式下的功能：
这些通道可用于输入（捕获模式）或输出（比较模式）模式。通道方向通过配置相应的 CCxS 位进行定义。此寄存器的所有其它位在输入模式和输出模式下的功能均不同。对于任一给定位
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OCxx 用于说明通道配置为输出时该位对应的功能
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ICxx 则用于说明通道配置为输入时 该位对应的功能
因此，必须注意同一个位在输入阶段和输出阶段具有不同的含义。
这里仅先介绍输入模式下的功能：
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位 15:12 IC2F：输入捕获 2 滤波器 (Input capture 2 filter)
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位 11:10 IC2PSC[1:0]：输入捕获 2 预分频器 (Input capture 2 prescaler)
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位 9:8 CC2S：捕获/比较 2 选择 (Capture/compare 2 selection) 用法参照下面的CC1S通道1
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位 7:4 IC1F：输入捕获 1 滤波器 (Input capture 1 filter)
数字滤波器由事件计数器组成，每 N 个事件才视为一个有效边沿：
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0000：无滤波器
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0001~1111：其它频率的滤波器
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位 3:2 IC1PSC：输入捕获 1 预分频器 (Input capture 1 prescaler)
此位域定义 CC1 输入 (IC1) 的预分频比。只要 CC1E=0（TIMx_CCER 寄存器），预分频器便立即复位。
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00：无预分频器，捕获输入上每检测到一个边沿便执行捕获
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01~11：每发生 2 （4、8）个事件便执行一次捕获
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位 1:0 CC1S：捕获/比较 1 选择 (Capture/Compare 1 selection)，此位域定义通道方向（输入/输出）以及所使用的输入。
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00：CC1 通道配置为输出
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01：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI1 上
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10：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI2 上
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11：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TRC 上。此模式仅在通过 TS 位（TIMx_SMCR 寄存器）选择内部触发输入时有效
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注： 仅当通道关闭时（TIMx_CCER 中的 CC1E = 0），才可向 CC1S 位写入数据。
3.2 捕获/比较使能寄存器CCER
我们要用到这个寄存器的最低 2 位， CC1E 和 CC1P。
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位 15、11、7、3 CCxNP：捕获 /比较x 输出极性 (Capture/Comparex output Polarity)。
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CCx 通道配置为输出： CCxNP 必须保持清零。
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CCx 通道配置为输入：此位与 CCxP 配合使用，用以定义 TI1FP1/TI2FP1 的极性。请参见 CCxP 说明。
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位 14、10、6、2 保留，必须保持复位值。
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位 13、9、5、1 CCxP：捕获 /比较x 输出极性 (Capture/Comparex output Polarity)。
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CCx 通道配置为输出：
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0：OCx 高电平有效
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1：OCx低电平有效
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CCx 通道配置为输入：
CCxNP/CCxP 位可针对触发或捕获操作选择 TI1FP1 和 TI2FP1 的极性。
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00：非反相/上升沿触发 电路对 TIxFP1 上升沿敏感 （在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作）， TIxFP1 未反相 （在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。
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01：反相/下降沿触发 电路对 TIxFP1 下降沿敏感 （在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作）， TIxFP1 反相 （在门控模式或编码器模式下执行触发操作）。
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10：保留，不使用此配置。
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11：非反相/上升沿和下降沿均触发 电路对 TIxFP1 上升沿和下降沿都敏感（在复位模式、外部时钟模式或触发模式下执行捕获或触发操作），TIxFP1 未反相（在门控模式下执行触发操作）。编码器模式下不得使用此配置。
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位 12、8、4、0 CCxE：捕获 /比较 x 输出使能 (Capture/Comparex output enable)。
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CCx 通道配置为输出：
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0：关闭––OCx 未激活
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1：开启––在相应输出引脚上输出 OCx信号
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CCx 通道配置为输入：
此位决定了是否可以实际将计数器值捕获到输入捕获/比较寄存器 1 (TIMx_CCR1) 中。
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0：禁止捕获
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1：使能捕获
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3.3 DMA/中断使能寄存器DIER
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 。
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位 15、13、7、5 保留，必须保持复位值。
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位 14 TDE：触发 DMA 请求使能 (Trigger DMA request enable)
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位 12~位9 CCxDE：捕获/比较x DMA 请求使能 (Capture/Compare 1 DMA request enable)
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位 8 UDE：更新 DMA 请求使能 (Update DMA request enable)
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位 6 TIE：触发信号(TRGI)中断使能 (Trigger interrupt enable)
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位 4~位1 CCxIE：捕获/比较x 中断使能 (Capture/Compare 1 interrupt enable)
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位 0 UIE：更新中断使能 (Update interrupt enable)
4 编程
4.1 定时器初始化
4.1.1 GPIO初始化
这里用到的是定时器5的通道1，根据STM32F407的数据手册“3 Pinouts and pin description”中的“Table 9. Alternate function mapping”复用引脚说明表，可以看到定时器5通道1对应的引脚位A0，所以使用A0作为信号的输入引脚。 
因此程序中对A0引脚可以这样配置，注意一定要配置引脚的复用功能：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*GPIO 结构体*/
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PORTA时钟
/*输入信号的GPIO初始化*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIOA0
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; /*复用功能*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; /*下拉*/
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA0
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_TIM5); //PA0复用位定时器54.1.2 时基初始化
使用定时器，时基初始化是必不可少的，就是要设置一些计数的频率与溢出值（自动重装载值）：
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; /*时基 结构体*/
/*时基初始化*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; /* 自动重装载值 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; /* 定时器分频 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure);4.1.3 输入通道初始化
将定时器的通道1设置为输入捕获模式：
TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure; /*输入通道 结构体*/
/*输入通道初始化，初始化TIM5输入捕获参数*/
TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 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);
TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE); /* 允许更新(溢出)中断 ,允许CC1IE捕获中断 */
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5-
关于配置CCMR1、CCER寄存器
CCMR1:
CCER:
TIM_ICInit函数对应于输入通道的初始化，其实就是操作CCMR1、CCER寄存器：
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)
{
if (TIM_ICInitStruct->TIM_Channel == TIM_Channel_1)
{ /* TI1 配置 */
TI1_Config(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPolarity,
TIM_ICInitStruct->TIM_ICSelection,
TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter);
/* 设置中断捕获预分频值 */
TIM_SetIC1Prescaler(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler);
}
else if (TIM_ICInitStruct->TIM_Channel == TIM_Channel_2)
{
/*省略...*/
}
}
static void TI1_Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t TIM_ICSelection,uint16_t TIM_ICFilter)
{
uint16_t tmpccmr1 = 0, tmpccer = 0;
/* 关闭通道1: 复位CC1E位 */
TIMx->CCER &= (uint16_t)~TIM_CCER_CC1E;
tmpccmr1 = TIMx->CCMR1;
tmpccer = TIMx->CCER;
/* 通过设置CC1S选择为输入模式， 并配置滤波器 */
tmpccmr1 &= ((uint16_t)~TIM_CCMR1_CC1S) & ((uint16_t)~TIM_CCMR1_IC1F);
tmpccmr1 |= (uint16_t)(TIM_ICSelection | (uint16_t)(TIM_ICFilter << (uint16_t)4));
/* 选择CC1P极性并设置CC1E位 */
tmpccer &= (uint16_t)~(TIM_CCER_CC1P | TIM_CCER_CC1NP);
tmpccer |= (uint16_t)(TIM_ICPolarity | (uint16_t)TIM_CCER_CC1E);
/* 写数据到 TIMx 的CCMR1 和 CCER 寄存器 */
TIMx->CCMR1 = tmpccmr1;
TIMx->CCER = tmpccer;
}
void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC)
{
TIMx->CCMR1 &= (uint16_t)~TIM_CCMR1_IC1PSC; /* 复位IC1PSC位 */
TIMx->CCMR1 |= TIM_ICPSC; /* 设置IC1PSC值 */
}-
关于配置DIER寄存器
TIM_ITConfig函数对于中断的开启，其实就是操作DIER寄存器：
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)
{
if (NewState != DISABLE)
{ /* 使能中断 */
TIMx->DIER |= TIM_IT;
}
else
{ /* 失能中断 */
TIMx->DIER &= (uint16_t)~TIM_IT;
}
}4.1.4 定时器中断初始化
定时器中断的使能设置已在上面的定时器配置中设置，这里只是进行常规的配置定时器中断的优先级：
/*定时器中断配置*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2; //抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化NVIC寄存器4.2 定时器中断服务函数
此处用到了两个全局变量，用于辅助实现高电平捕获。其中：
-
TIM5CH1_CAPTURE_VAL用来记录捕获到下降沿的时候 TIM5_CNT的值。 -
TIM5CH1_CAPTURE_STA用来记录捕获状态，我们把它当成一个寄存器那样来使用 。其各位描述下：
u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态（当中一个自制的寄存器使用，初始为0）
u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)
/**
* @brief 定时器5中断服务程序
*/
void TIM5_IRQHandler(void)
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获 (1000 0000)
{
/*定时器溢出中断*/
if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)/* 之前标记了开始信号(0100 0000) */
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F) /* 高电平太长了,计数溢出了 (0011 1111) */
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; /* (强制)标记成功捕获了一次 (1000 0000) */
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFFFFFF; /* 因为溢出次数N不能再加了，就将当前的捕获值设置为32位的最大值，等效Nmax+1*/
}
else /* 正常情况是不会溢出，最终得出正确的高电平时间 */
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA++; /* 累计定时器溢出次数N */
}
}
else
{
/* 还没有捕获到信号时，定时器溢出后什么也不做，自己清零继续计数即可 */
}
}
/*捕获1发生捕获事件*/
if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)
{
/*捕获到一个下降沿(结束信号)*/
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) /* 之前标记了开始信号(0100 0000) */
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; /* 标记成功捕获到一次高电平脉宽 (1000 0000) */
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5); /* 获取当前的捕获值 */
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); /* CC1P=0 重新设置为上升沿捕获，用于下次捕捉信号 */
}
/*还未开始,第一次捕获 上升沿(起始信号) */
else
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; /* 清空 捕获状态寄存器 */
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; /* 清空 捕获值 */
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; /* 标记捕获到了上升沿 (0100 0000) */
TIM_Cmd(TIM5,DISABLE ); /* 关闭定时器5 */
TIM_SetCounter(TIM5,0); /* 清空CNT，重新从0开始计数 */
TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); /* CC1P=1 设置为下降沿捕获 */
TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); /* 使能定时器5 */
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}再来对比一下这张图：
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初始化时设置为上升沿触发，触发后（起始信号），清空CNT，重新从0开始计数，并设置为下降沿捕获
-
在之后的过程中可能会有多次定时器计数溢出，即TIM5CH1_CAPTURE_STA++（使用低6位），也即N的值
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最后捕捉到下降沿（结束信号），TIM5CH1_CAPTURE_VAL获取当前CNT的值，也即CCRx2的值
再看主函数中：
while(1)
{
/* 成功捕获到了一次高电平 (1000 0000) */
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)
{
temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F; /* 获取溢出的次数N (0011 1111) */
temp*=0XFFFFFFFF; /* 溢出时间总和 = N*溢出计数值 */
temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL; /* 总的高电平时间 = 溢出时间总和 + 下降沿时的计数值*/
printf("HIGH:%lld us\r\n",temp); //打印总的高点平时间
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //开启下一次捕获
}
}当检查TIM5CH1_CAPTURE_STA为捕获到1次高电平后，打印高电平的持续时间：
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总的高电平时间 =N(TIM5CH1_CAPTURE_STA的低6位) * ARR(溢出计数值)+ CCRx2(下降沿时的计数值)
附：一些寄存器简写的全称
ARR：auto-reload register 自动重载寄存器
CCR：capture/compare register 捕获/比较寄存器
PSC：prescaler 预分频器
CNT：counter 计数器
SR：status register 状态寄存器
CCMR：capture/compare mode register 捕获/比较模式寄存器
CC1S：Capture/Compare 1 selection 捕获/比较1模式选择
OC1M： Output compare 1 mode 输出比较1模式
OC1PE：Output compare 1 preload enable 输出比较1预装载使能
IC1F：Input capture 1 filter 输入捕获1滤波器
IC1PSC：Input capture 1 prescaler 输入捕获1预分频器
CCER：capture/compare enable register 捕获/比较使能寄存器
CC1P：Capture/Comparex output Polarity 捕获 /比较1输出极性
CC1E：Capture/Comparex output enable 捕获 /比较1输出使能
SMCR：slave mode control register 从模式控制寄存器
DCR：DMA control register DMA 控制寄存器
DIER：DMA/Interrupt enable register DMA/中断使能寄存器
DMAR：DMA address for full transfer 全传输 DMA 地址
OR：option register 选项寄存器