单片机高级定时功能：输入捕获与输出比较

# 1. 简介

## 1.1 单片机定时功能概述
在嵌入式系统中，定时功能是非常重要的一部分，它通常由定时器模块来实现。定时功能可以帮助我们精确地控制某些操作或事件的发生时间，例如延时、脉冲生成、测量等。

## 1.2 定时功能在嵌入式系统中的重要性
定时功能在嵌入式系统中有着广泛的应用，可以用于控制各种设备的工作周期、频率和时序，提高系统的稳定性和可靠性。

## 1.3 本文介绍的内容及结构安排
本文将重点介绍单片机中的高级定时功能：输入捕获与输出比较。首先会分别介绍输入捕获功能和输出比较功能的概念、原理及应用场景，然后详细讲解定时器的配置与初始化方法，最后通过一个综合案例来演示输入捕获与输出比较的联合应用。希望通过本文的介绍，读者能够深入理解单片机定时功能的高级特性，并能够灵活运用于实际的嵌入式系统开发中。

# 2. 输入捕获功能

### 2.1 输入捕获的概念和原理

输入捕获是单片机定时器功能的一种重要应用，它可以用来捕获外部事件的时间戳，并将其存储在寄存器中，以供后续处理。输入捕获的原理是通过定时器捕获外部信号的上升沿或下降沿，然后记录定时器的计数值，从而得到外部事件的精确发生时间。

### 2.2 输入捕获在单片机中的应用场景

输入捕获常用于测量脉冲宽度、频率、周期等时间相关的参数，广泛应用于计时、计数、测速、遥控器解码等领域。

### 2.3 输入捕获的实现方法与步骤

在单片机中，一般通过配置定时器的捕获模式、外部触发方式、中断服务程序等来实现输入捕获功能。具体步骤包括初始化定时器、配置捕获触发条件、编写捕获中断服务程序等。

### 2.4 输入捕获实例分析

下面是一个基于Python的输入捕获实例代码，演示了如何使用定时器进行输入捕获:

# 导入相关库
import time
import RPi.GPIO as GPIO

# 设置引脚模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 定义捕获引脚和定时器
CAPTURE_PIN = 17
TIMER_PIN = 18

# 初始化引脚状态
GPIO.setup(CAPTURE_PIN, GPIO.IN)
GPIO.setup(TIMER_PIN, GPIO.OUT)

# 捕获外部事件
def capture_callback(channel):
    timestamp = time.time()
    print("External event captured at timestamp: ", timestamp)

# 设置捕获触发
GPIO.add_event_detect(CAPTURE_PIN, GPIO.RISING, callback=capture_callback)

# 运行定时器
try:
    while True:
        GPIO.output(TIMER_PIN, GPIO.HIGH)
        time.sleep(1)
        GPIO.output(TIMER_PIN, GPIO.LOW)
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

这段代码实现了通过定时器捕获外部事件的时间戳，并打印出捕获的时间。通过这样的方式，可以实现输入捕获功能。

# 3. 输出比较功能

#### 3.1 输出比较的定义和作用
输出比较是单片机定时器功能的一种重要应用，它可以在定时器计数器的数值与预设的比