代码收藏家 STM32定时器输入捕获技术解析
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一、输入捕获简介
二、输入捕获框图
1.定时器总框图
2.输入捕获框图
3.主从触发模式
三、固件库实现
1.定时器测量PWM频率
2.PWMI模式
一、输入捕获简介
二、输入捕获框图
1.定时器总框图
上图可知，四个输入捕获和输出比较共用4个CCR寄存器，且输入捕获和输出比较的CH口是同一个，所以同一个通道同一时间只能使用一种功能
输入滤波器和边沿检测器一旦检测到电平跳变，就会将CNT的值写入CCR中，类似于中断的作用
2.输入捕获框图
分频器：
滤波器：
3.主从触发模式
主模式： 这个主模式的输出可以是PWM，即我的看法是主模式是用来作为其他定时器的输入的，比如我们用定时器1的PWMOC输出作为TIM2的输入捕获波型
触发源选择和从模式：即触发从模式的方式，比如我们可以用通道1的滤波后的定时器输入作为触发器，来触发从模式的复位，即通道一每接收到一次边沿跳变（具体的高低是我们自己设置的），就会触发从模式CNT清零
三、固件库实现
1.定时器测量PWM频率
TIM3用于输出比较产生PWM，TIM4用于输入捕获，只有CH1和CH2有从模式 TIM4的配置同TIM3的前面一致，不过TIM4的ARR给到了65536-1 防止溢出时还未检测完频率 初始化输入捕获单元，选上升沿—TIM_ICInit 配置触发源–TIM_SelectInputTrigger 配置从模式为RESET–TIM_SelectSlaveMode 启动定时器，TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//CNT开始自增 在主函数里用库函数设置TIM3的PSC和CRR,初始化的时候TIM3的ARR设置为100-1，这个数字好计算，用库函数读取N(CNT)
#include "bsp_tim.h"
//TIM3--CH1--PA6
void TIM3_OC_Config()
{
//开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚
//重定义
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM3);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1;//PSC-预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化OC-输出比较结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR --设置频率1KHZ，占空比50%，分辨率1%的PWM波型
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//用固件库的一个函数 TIM_SetCompare2 直接配置CRR
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性
TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//CH1通道
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)//设置CRR，即比较值
{
TIM_SetCompare1(TIM3,Compare);
}
void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler)//设置PSC
{
TIM_PrescalerConfig(TIM3,Prescaler,TIM_PSCReloadMode_Immediate);//不使用影子寄存器
}
//TIM4--CH1--PB6
void TIM4_IC_Config()
{
//开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//开启PWM引脚
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM4);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSC-预分频器-->fc = 72M/PSC = 1M
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 65536-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化输入捕获单元
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//输入通道
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//直连通道 ，不交叉
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//不分频--每次触发都有效
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF;//滤波器参数
TIM_ICInit(TIM4,&TIM_ICInitStruct);
//配置触发源
TIM_SelectInputTrigger(TIM4,TIM_TS_TI1FP1);
//配置从模式为RESET
TIM_SelectSlaveMode(TIM4,TIM_SlaveMode_Reset);
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//CNT开始自增
}
uint32_t IC_Get_Freq(void)
{
return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM4)+1);//fc/N fc = 1M-->我们在上方配置的PSC为72-1
//这里加1是为了凑整，--->不然测出来是1001
//未连接PB6和PA6的时候是1000000是因为CRR1寄存器复位值为0，0+1=1 所以1M/1=1M
}
int main()
{
OLED_Init();
USART_Config();
TIM3_OC_Config();
TIM4_IC_Config();
//配置TIM3的输出PWM频率和占空比 //CK_PSC = 72M ARR+1 已经配置好了是100
PWM_SetPrescaler(720-1); //Freq = CK_PSC / (PSC+1)/(ARR+1)
PWM_SetCompare1(50); //占空比 Duty = CCR /(ARR+1)
//此时Freq = 72000000/720/100 = 1000
while(1)
{
i = IC_Get_Freq();
OLED_ShowNum(1,1,i,7);
}
}2.PWMI模式
PA6提供PWM
PB6接收PWM
接收的时候分两个通道接收，通道一接收频率，通道二接收占空比
–因为一个CCR寄存器只能接收一种数据
占空比 = 高电平时间/总时间，只用一个CCR无法测量
所以把CCR2当做测量高电平时间的工具
相当于把PWM信号通过CH1的通道输入到两个CCR中，所以最后只用测CH1的PWM就行
通道一上升沿
通道二下降沿
选CH1的RESET，->选中的触发输入(TRGI)的上升沿重新初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号。
所以CCR1是上升沿->上升沿，即整个PWM
CCR2是从下降沿->上升沿
所以Duty = CCR2/CCR1
TIM_PWMIConfig()
使用这个函数可快速配置通道二，其原理就是用if语句判断当前已经配置好的通道，然后进行另一个通道的反向配置
#include "bsp_tim.h"
//TIM3--CH1--PA6
void TIM3_OC_Config()
{
//开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚
//重定义
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM3);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1;//PSC-预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化OC-输出比较结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR --设置频率1KHZ，占空比50%，分辨率1%的PWM波型
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//这里的CRR就不需要了，用固件库的一个函数 TIM_SetCompare2 直接配置CRR
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性
TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//CH1通道
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)//设置CRR，即比较值
{
TIM_SetCompare1(TIM3,Compare);
}
void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler)//设置PSC
{
TIM_PrescalerConfig(TIM3,Prescaler,TIM_PSCReloadMode_Immediate);//不使用影子寄存器
}
//TIM4--CH1--PB6-频率
// CH2--PB7-占空比
void TIM4_IC_Config()
{
//开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//开启PWM引脚
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM4);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSC-预分频器-->fc = 72M/PSC = 1M
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 65536-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化输入捕获单元
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//输入通道
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//直连通道 ，不交叉
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//不分频--每次触发都有效
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF;//滤波器参数
TIM_ICInit(TIM4,&TIM_ICInitStruct);
TIM_PWMIConfig(TIM4,&TIM_ICInitStruct);//由该函数的具体实现可知，我们上面配置的通道一，该函数就会给我们配置成通道二和应该更改的参数
//作用同下
/*
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2;//输入通道
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;//下降沿
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI;//交叉
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//不分频--每次触发都有效
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF;//滤波器参数
TIM_ICInit(TIM4,&TIM_ICInitStruct);
*/
//配置触发源
TIM_SelectInputTrigger(TIM4,TIM_TS_TI1FP1);
//配置从模式为RESET
TIM_SelectSlaveMode(TIM4,TIM_SlaveMode_Reset);//选中的触发输入(TRGI)的上升沿重新初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号。--SMCR_SMS
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4,TIM_MasterSlaveMode_Enable);//使能主从模式--SMCR_MSM
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//CNT开始自增
}
float IC_Get_Freq(void)
{
return 1000000 / (float)(TIM_GetCapture1(TIM4)+1);//fc/N fc = 1M
//这里加1是为了凑整，--->不然测出来是1001
//未连接PB6和PA6的时候是1000000是因为CRR1寄存器复位值为0，0+1=1 所以1M/1=1M
}
float IC_Get_Duty(void)
{
return (float)(100*(1+TIM_GetCapture2(TIM4)))/(1+TIM_GetCapture1(TIM4));//*100->为了显示的是整数，各加一是为了看着舒服
}
int main()
{
OLED_Init();
USART_Config();
TIM3_OC_Config();
TIM4_IC_Config();
//配置TIM3的输出PWM频率和占空比 //CK_PSC = 72M ARR+1 已经配置好了是100
PWM_SetPrescaler(720-1); //Freq = CK_PSC / (PSC+1)/(ARR+1)
PWM_SetCompare1(50); //占空比 Duty = CCR /(ARR+1)
//此时Freq = 72000000/720/100 = 1000
while(1)
{
i = IC_Get_Freq();
j = IC_Get_Duty();
OLED_ShowNum(1,1,i,7);
OLED_ShowNum(3,1,j,3);
}
}
作者：Hvgiv.
