STM32学习记录-05 -3-TIM输入捕获

2024-08-24 08:52

本文主要是介绍STM32学习记录-05 -3-TIM输入捕获,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1 输入捕获简介

IC(Input Capture)输入捕获

输入捕获模式下,当通道输入引脚出现指定电平跳变时,当前CNT的值将被锁存到CCR中,可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道

可配置为PWMI模式,同时测量频率和占空比

可配合主从触发模式,实现硬件全自动测量

2 频率测量

左下角为四个输入捕获通道的引脚,进入一个三输入的异或门(三个引脚任何一个有电平翻转时输出引脚产生一次电平翻转),然后通过数据选择器到达输入捕获通道1(若选上面一路则输入值为3个引脚的异或值,若选下面一路则四个通道各用各的引脚,异或门主要为三相无刷电机驱动使用)。输入信号来到输入滤波器和边沿检测器,输入滤波器对信号进行滤波避免高频毛刺信号误触发,边沿检测器可选择高/低电平触发,触发后续电路执行动作。此处设计了两套滤波和边沿检测电路,第一套TI1FP1输入给通道1后续电路,第二套同理,交叉输入的目的是把一个引脚的输入映射到两个捕获单元,同时测量不同的数据。TRC信号也可作为捕获信号的输入,为了驱动无刷电机。经过通道选择后到达预分频器,对前面的信号进行分频,分频之后触发的信号可以触发捕获电路工作,每来一个触发信号CNT的值就会向CCR转运一次,同时发送一个捕获事件,事件在状态寄存器置标志位同时产生中断。

3 输入捕获通道

引脚进来进入滤波器,TI1为CH1引脚,输出TI1F为滤波后信号,fDTS为滤波器的采样时钟来源,CCMR1寄存器的ICF位控制滤波器参数。滤波之后的信号通过边沿检测器检测出是上升沿或下降沿,用CCER寄存器的CC1P位选择极性,得到TI1FP1触发信号经过数据选择器进入通道1后续的捕获电路。CCIS可对数据选择器进行选择,ICPS位可配置分配器,CC1E位控制输出使能或失能。TI1FP1还可以输出到从模式控制器,可自动完成NT清零。

4 主从触发模式

5 输入捕获基本结构

右上角为时基单元,把时基单元配置好启动定时器,CNT会在预分频之后的时钟驱动下不断自增,经过预分频之后的时钟频率就是驱动CNT的标准频率fc(标准频率=72M/预分频系数)。

下面输入捕获通道1的GPIO口输入一个方波信号,经过滤波器和边沿检测选择TI1FP1为上升沿触发后输入选择直连的通道,分频器选择不分频,当TI1FP1出现上升沿后CNT当前计数值运转到CCR1里,同时触发源选择TI1FP1为触发信号,从模式选择复位操作。

6 PWMI基本结构

PWMI同时使用两个通道捕获一个引脚。上面部分与输入捕获基本结构一样,下面多出一个通道TI1FP2配置为下降沿触发,通过交叉通道触发通道2的捕获单元,CCR2捕获的为高电平时的计数值。

7 输入捕获初始化

        相关库函数:

                void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);//用结构体配置输入捕获单元的函数

                void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

                //初始化输入捕获单元,可快速配置两个通道(只支持通道1和通道2)

                void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);//给输入捕获结构体附一个初始值

                void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

                //选择输入触发源TRGI,从模式触发源选择

                void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

                //选择输出触发源TRGO,主模式输出触发源

                void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);//选择从模式

                void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

                void TIM_SetIC2Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

                void TIM_SetIC3Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

                void TIM_SetIC4Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

                //配置通道1、2、3、4的分频器

                uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);

                uint16_t TIM_GetCapture2(TIM_TypeDef* TIMx);

                uint16_t TIM_GetCapture3(TIM_TypeDef* TIMx);

                uint16_t TIM_GetCapture4(TIM_TypeDef* TIMx);

                //读取4个通道的CCR

        (1)RCC开启时钟,打开GPIO和TIM的时钟

                RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);        

                RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

        (2)GPIO初始化,配置为输入模式,上拉输入或浮空输入

                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

                GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入

                GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

                GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

                GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

        (3)配置时基单元,让CNT计数器在内部时钟驱动下自增

                TIM_InternalClockConfig(TIM3);

                TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;

                TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

                TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

                TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 65536 - 1;        //ARR

                TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1;                //PSC

                TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;

                TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);

        (4)配置输入捕获单元(滤波器、极性、直连通道还是交叉通道、分频器)

                TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;

                TIM_ICInitStruct.TIM_Channel =TIM_Channel_1 ;//通道选择

                TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = ;//选择输入捕获滤波器,0X0-0XF中选择,数越大滤波效果越好

                TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = ;//极性

                        TIM_ICPolarity_Rising 上升沿触发,TIM_ICPolarity_Falling 下降沿触发

                        TIM_ICPolarity_BothEdge 双边沿触发

                TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = ;//配置触发信号分频器

                        TIM_ICPSC_DIV1 不分频,TIM_ICPSC_DIV2 二分频

                        TIM_ICPSC_DIV4 四分频,TIM_ICPSC_DIV8 八分频

                TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = ;//选择输入通道

                        TIM_ICSelection_DirectTI 直连通道,TIM_ICSelection_IndirectTI 交叉通道

                TIM_ICSelection_TRC TRC引脚

                TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStruct);

        (5)选择从模式触发源,选择为TI1FP1调用库函数给一个参数

                TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);

        (6)选择触发后的操作,调用库函数执行Reset操作

                TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);

        (7)调用TIM_Cmd函数开启定时器

                TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

程序源码

PWM.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数:PWM初始化* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void PWM_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO重映射*/
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			//开启AFIO的时钟,重映射必须先开启AFIO的时钟
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);			//将TIM2的引脚部分重映射,具体的映射方案需查看参考手册
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);		//将JTAG引脚失能,作为普通GPIO引脚使用/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA0引脚初始化为复用推挽输出	//受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式		/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;					//计数周期,即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;				//预分频器,即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器,高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元/*输出比较初始化*/TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定义结构体变量TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);							//结构体初始化,若结构体没有完整赋值//则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值//避免结构体初值不确定的问题TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//输出比较模式,选择PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);						//将结构体变量交给TIM_OC1Init,配置TIM2的输出比较通道1/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2,定时器开始运行
}/*** 函    数:PWM设置CCR* 参    数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100* 返 回 值:无* 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);		//设置CCR1的值
}/*** 函    数:PWM设置PSC* 参    数:Prescaler 要写入的PSC的值,范围:0~65535* 返 回 值:无* 注意事项:PSC和ARR共同决定频率,此函数仅设置PSC的值,并不直接是频率*           频率Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)*/
void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler)
{TIM_PrescalerConfig(TIM2, Prescaler, TIM_PSCReloadMode_Immediate);		//设置PSC的值
}
IC.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数:输入捕获初始化* 参    数:无* 返 回 值:无*/
void IC_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6引脚初始化为上拉输入/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//选择TIM3为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期,即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //预分频器,即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器,高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM3的时基单元/*PWMI模式初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数,可以过滤信号抖动TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//极性,选择为上升沿触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕获预分频,选择不分频,每次信号都触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//输入信号交叉,选择直通,不交叉TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);						//将结构体变量交给TIM_PWMIConfig,配置TIM3的输入捕获通道//此函数同时会把另一个通道配置为相反的配置,实现PWMI模式/*选择触发源及从模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//触发源选择TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//从模式选择复位//即TI1产生上升沿时,会触发CNT归零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3,定时器开始运行
}/*** 函    数:获取输入捕获的频率* 参    数:无* 返 回 值:捕获得到的频率*/
uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//测周法得到频率fx = fc / N,这里不执行+1的操作也可
}/*** 函    数:获取输入捕获的占空比* 参    数:无* 返 回 值:捕获得到的占空比*/
uint32_t IC_GetDuty(void)
{return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);	//占空比Duty = CCR2 / CCR1 * 100,这里不执行+1的操作也可
}
main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化IC_Init();			//输入捕获初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		//1行1列显示字符串Freq:00000HzOLED_ShowString(2, 1, "Duty:00%");			//2行1列显示字符串Duty:00%/*使用PWM模块提供输入捕获的测试信号*/PWM_SetPrescaler(720 - 1);					//PWM频率Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不断刷新显示输入捕获测得的频率OLED_ShowNum(2, 6, IC_GetDuty(), 2);	//不断刷新显示输入捕获测得的占空比}
}

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http://www.chinasem.cn/article/1102016

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