代码收藏家技术教程 2022-12-30

使用STM32CubeMx实现定时器输入捕获测量PWM频率和占空比

首先选择外部晶振：

配置时钟频率：

选择使用的定时器：

根据内部原理图：

这里以TIM_CH1为例，当从CH1输入一个PWM波，通过输入滤波后将会产生两路信号：tim_ti1fp1 & tim_ti1fp2，分别送至tim_ic1 & tim_ic2，也就是说一个TI信号将会被映射成两路的IC信号，所以可以通过进行边沿检测来测量PWM的频率以及占空比。

具体步骤如下：

1、设置定时器Slave Mode为Reset Mode，也就是当检测到上升沿时，定时器复位；

2、PWM由CH1进入，触发源设置为TI1FP1，并设置IC1为上升沿捕获；

3、当第一次捕获到上升沿时，定时器复位，计数寄存器CNT清零；

4、当IC2捕获到下降沿时，计数器CNT的值将会被存到捕获寄存器CCR2中；

5、当IC1再次捕获到上升沿时，计数器CNT的值将会被存到捕获寄存器CCR1中，同时将定时器复位；

因此，CCR1的值就是周期，CCR2的值就是占空比。

配置如下：

通道1设置为直接模式，通道2设置为间接模式。

而最终计算得到的频率值 = 分频后得到的时钟频率 / 上升沿个数

= （定时器时钟频率 / 预分频系数）/ 上升沿个数 ；

最终计算的到的占空比 = 下降沿个数 / 上升沿个数；

值得注意的是：要明确输入PWM波的大致范围，因为需要根据PWM波范围来确定预分频系数；比如说输入一个频率大概为50Hz，占空比为10%的PWM波，需要将预分频系数稍微设置大一些；（这是因为：定时器所能测量到的最小频率 = 定时器频率 / （预分频系数 * 自动重载值），而因为ARR(Auto-Reload-Register)是一个十六位寄存器，其最大值为65536，所以当需要测量的频率值较小时，必须要将预分频系数设为较大值）

以本次使用定时器TIM3为例，其时钟频率已配置为84MHz，再配置PSC（Prescaler）为（8400-1），因此，最终频率 = （ 84000000 / 8400 ）/ PWM_RisingCount；

参数配置：

再打开定时器中断：

配置NVIC（Nested Vector Interrupt Controller）：

代码：

1、全局变量以及主函数

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint16_t PWM_RisingCount;
uint16_t PWM_FallingCount;
float duty;
/* USER CODE END 0 */

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
      //每1秒输出一次
	  HAL_Delay(1000);
      //这里的10000就是由定时器频率84000000/预分频系数8400 得到
	  printf("PWM_Frequency = %d \r\n",(uint16_t)10000/PWM_RisingCount);
	  printf("PWM_Duty = %.2f %% \r\n",duty * 100);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

2、输入捕获中断回调函数

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)    
    //注意这里为HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1而不是TIM_CHANNEL_1
	{
		PWM_RisingCount = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
		duty = (float)PWM_FallingCount / PWM_RisingCount;
	}
	if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)
	{
		PWM_FallingCount = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
	}
}
/* USER CODE END 4 */

最终结果如下：

（输入为另一块STM32产生的PWM波，频率为50Hz，占空比为5%，可以看到有些许误差，这是因为没有进行滤波的缘故）