单片机怎么捕获微秒

单片机捕获微秒级时间，需要利用其内部的高精度定时器。这并非易事，需要仔细配置硬件和软件，并考虑可能出现的误差。

我曾经在一个项目中需要精确控制一个伺服电机的动作，精度要求达到微秒级。当时我选用了STM32单片机，它拥有多个高精度定时器，足以胜任这项任务。然而，初期配置并不顺利。我一开始尝试使用定时器的中断功能，希望在每个微秒中断到来时执行相应的操作。但结果却发现，中断处理的开销远超预期，导致时间精度大打折扣，甚至出现了明显的抖动。

问题出在中断处理的延时上。系统处理中断需要时间，这部分时间是不可预测的，会受到其他任务的影响。因此，单纯依靠中断来计数微秒是不可靠的。

最终我改用了定时器捕获模式。这个模式下，定时器会持续计数，当一个外部事件（例如，一个脉冲信号）到来时，定时器会记录下当前计数器的值。通过读取这个值，我们就能知道事件发生的精确时间。

具体的实现步骤如下：

1. 选择合适的定时器: 不同型号的单片机定时器精度不同，需要根据实际需求选择合适的定时器，并查看其数据手册，了解其最大计数频率和分辨率。STM32的某些定时器可以达到微秒级甚至纳秒级精度。
2. 配置定时器工作模式: 将定时器设置为捕获模式，并设置合适的预分频系数。预分频系数决定了定时器的计数频率。例如，如果单片机的系统时钟是72MHz，而定时器计数频率需要1MHz，那么预分频系数就需要设置为72。 这需要根据你的单片机时钟频率和目标精度仔细计算。 错误的预分频设置会导致精度下降或计数溢出。
3. 连接外部信号: 将需要捕获时间的外部信号连接到定时器的捕获输入引脚。 注意引脚的电平匹配，避免信号干扰。 我曾经因为引脚电平不匹配，导致捕获信号出现毛刺，影响了精度。 解决方法是添加一个电平转换电路。
4. 读取捕获值: 当外部事件发生时，定时器会自动记录当前计数器的值。通过读取这个值，并结合定时器的计数频率，就可以计算出事件发生的精确时间。
5. 处理溢出: 定时器的计数器是有上限的。当计数器溢出时，需要进行相应的处理，否则会造成时间计算错误。 这通常需要在程序中添加溢出判断和处理逻辑。
6. 校准误差: 即使经过精确的配置，仍然可能存在一些误差。 这可能是由于时钟频率漂移或者其他因素导致的。 可以考虑定期校准定时器，以提高精度。

总而言之，准确捕获微秒级时间需要对单片机的定时器有深入的了解，并仔细处理每一个细节。 切勿轻视硬件连接和软件配置的任何一个步骤。 只有认真对待每一个环节，才能确保最终的精度。 记住查阅你的单片机的数据手册，它是解决问题的关键。

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