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摘要：本文记录 STM32 定时器使用外部时钟源（红外传感器）的实践过程。首先介绍如何通过TIM_ETRClockMode2Config配置外部时钟模式 2 及触发极性；接着讲解 GPIO 浮空输入的配置要点，并深入复习 AFIO 相关知识（何时需要配置、main function 与 alternate-default 的区别、full/partial remap 的含义）；最后记录实验中遇到的计数抖动问题，分析原因并给出通过 ETR 输入滤波解决的方案。

定时器选择外部时钟源

这个实验主要是实践“外部时钟模式2”。
要选择外部时钟就需要用这个function：TIM_ETRClockMode2Config。这里面的一个参数就是配置极性。这个极性如何配置取决于我们的功能需求和外接“时钟”的有效电平。这里“时钟”大引号主要是因为它不一定是一个以一定时间间隔产生脉冲的部件。比如我们的实验中，它是一个红外传感器。
实验的需求就是记录遮挡红外光的次数。

这个模块的“极性”是：

• 遮挡模块槽，DO输出高电平
• 不遮挡，DO输出低电平

所以，如果我们要检测遮挡次数，一般正常感知是“不遮挡->遮挡”算一次“遮挡”，那么就是电平上升算一次触发。根据RM中包括库代码中的定义

所以选择"non-inverted"高电平/上升沿触发比较符合我们的直觉。

配置GPIO

RM里推荐的GPIO Mode设置是浮空输入，

本来我也写这个，但是课程中老师觉得这个不靠谱，用了IPU。他补充了一下什么时候可以用浮空输入：如果外部输入信号功率很小，内部上拉电阻会影响到这个输入信号，可以用浮空输入，防止内部电路影响外部输入的电平。
那么，这个PA0作为了时钟输入，我需要动用AFIO给它做重映射么？
不需要，因为TIM2的ETR功能是PA0的默认功能，不需要执行重映射。

上面的表格有几点可以补充一下：

1. 一个pin的default有很多，这些都不需要用AFIO做remap，只需要使能和配置这个GPIO然后相应使能其他外设即可。但是同时，这几个default不能同时使用，同一时刻pin脚只能时一个角色。。。
2. TIM2_CH1_ETR其实表示的是TIM2_CH1或者TIM2_ETR，这两个不能同时使用。
3. 只有当pin脚要用作“Remap”那一栏的功能时才需要动用AFIO

复习AFIO ！

什么时候需要配置AFIO？

还是要关注datasheet中的这个pin definition 表格

1. 当这个Pin脚要用alternate-remap这一栏的功能时：通过GPIO_PinRemapConfig
2. 外部中断EXTI引脚选择：通过GPIO_EXTILineConfig

"main function"和“alternate-default"有什么区别？

这个表格里有这样两列

• main function：Pin脚初始化之后就是这个功能
• alternate-default：刚才也提到了，这是引脚的默认AF功能，只需要配置GPIO的模式和相应外设即可。
  那么好像就有点问题了：这两栏里面列的功能，看起来都是这个Pin脚“上电就有的”功能啊。为什么要分成两列呢？
  查了一下，尝试理解：
• 从电路连接的角度来说，main function是这个pin脚物理直连的功能；
• STM32内部有多路复用器MUX，而alternate这里列的功能，是经过多路复用器连到的模块。对于那些不需要配置“remap”的功能，就列在default这一栏。

从代码来看，一个Pin脚用main function和用alternate-default好像很像，没有什么“set_main_function()"或者"set_alternate_default()"这样的function来进行配置。但是

• 如果这个GPIO用作”输入功能“的Pin脚，似乎它用作main 或者alternate-default配置的区别是不大。可以理解为：它作为输入的时候，整个板子都在监听信号，对于到底这个pin是main function还是alternate-default功能没有区别。
• 但是如果它是用于”输出“功能的pin脚，那其实是有区别的！区别就在于配置GPIO Mode！对于GPIO的输出模式，可是对AF有特殊照顾的。如果希望把这个pin脚作用作输出某个AF，但是还是配置成OUT_OD或者OUT_PP，那么这个pin的背后还是它的main function，而不是alternate-default，它是不会输出我们想要的功能的。
  

full和partial remap是啥意思？

在使用GPIO_PinRemapConfig会看到库里面提供的宏定义名字里面有类似于“GPIO_PartialRemap_USART3”，“GPIO_FullRemap_USART3”，也有不带Full/Partial的名字“GPIO_Remap_USART2”。
包括在RM中的表格里，也有提到这两个词

其实，partial和full时相对于第一列“no remap"也就是这个外设默认的引脚而言的。一个外设通常会用到多个引脚（比如很多时候会有RX和TX），

• 如果只有一部分引脚用了alternate function的pin脚，而剩下一部分和“no remap”的时候一样，那就是“partial remap”；
• 如果这个外设所有用的引脚都不是默认使用的引脚了，那就是"full remap"。
• 如果这个宏定义没有“full/partial”，我看了一下，通常好像都是full remap的情况。
  其实区别可以从表格中看出来，比如上面这个USART3，partial remap的情况，有两个cell是和“no remap"共用的，如绿框所示。

实验又有问题了。。。

• 问题：每次挡光片遮上去，数值会加2或者加3甚至加5。
• debug：开启Keil的debug模式，观察了一下TIM的CNT寄存器值，发现我每次遮挡，它有时候+1，有时候直接增加其他值；有时候，它进入断点，我不挪开挡光片，它进入一次断点之后，自己又会进入第二次。
  也做了一些查询，这个是因为遮挡的瞬间，信号不是一次干净的跳变，而是会有一系列抖动（之前GPIO实验中按键按下去的抖动一样）。而TIM的CNT记录的是脉冲，每次抖动就是一个脉冲，所以CNT会一下次增加很多。（当然这个最好是有示波器看一下波形。。不过没有。。。）
• 解决方案：增加滤波。ETR输入之后有一个滤波模块，可以认为是一个低通滤波器。TIM_ETRClockMode2Config 最后一个参数就是配置这个滤波器的滤波参数的
  
  其中f C K I N T f_{CK_INT}fCKI​NT​就是内部时钟频率72MHz，f D T S f_{DTS}fDTS​是另一个独立时钟基准，本质是由f C K I N T f_{CK_INT}fCKI​NT​分频得到，分频系数是在TIM_TimeBaseInit的输入参数的TIM_ClockDivision 指定。这个部分在“定时器（3）”的文章中有详细描述。

对之前文章的补充：之前文章里面说到，在通用定时器的主电路图中没有体现 CK_INT和各个filter之间的关系。主图中确实没有，但是在解释“外部时钟输入2”的细节框图有体现（如下图）

而这里的采样频率就是基于f D T S f_{DTS}fDTS​再分频，并且保证连续N个电平是高/低才认为目前处于高/低电平。

TIM_ClockDivision设置为了TIM_CKD_DIV1，也就是不分频；f D T S f_{DTS}fDTS​则=72MHz。这里尝试过两种：

1. 0100：采样频率36MHz，从采到一个新的电平开始，连续6个采样点为这个新的电平，滤波器才输出这个新电平。滤波窗口时6/36MHz = 167ns
2. 0010: 采样频率72MHz，从采到一个新的电平开始，连续4个采样点为这个新的电平，滤波器才输出这个新电平。滤波窗口时4/72MHz = 56ns

前者是后者的3倍，滤波更强。

注：关于“滤波窗口”，并不是说信号必须保持这么长时间的高/低电平才能被认为是高/低电平。应该还是从离散采样来理解，如果6次采样都是高电平，但实际上在167ns内信号有一次低电平但是没有被这6个采样捕捉到，那么滤波器还是认为是高电平。

但是至于视频中老师没有用滤波就可以达到稳定的数值加1的原因，不能有肯定的结论。硬件不同也会导致结果不同。可能他的传感器质量比较好？（看到有的说可能是因为我的模块没有比较器，但是我看了一下，传感器板子上是有这个模块的，但是它有没有用就不知道了啊）
反正看起来，对于外部传感器输入，永远不要假设它是干净的，考虑加上滤波才是正解。