STM32入门笔记06_TIM输入捕获+案例: TIM输入测量信号频率 PWMI模式测量信号频率和占空比

最新推荐文章于 2025-03-08 23:19:53 发布
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分类专栏： 单片机学习笔记 文章标签： 单片机 嵌入式硬件 c语言 stm32
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版权

TIM输入捕获

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四个输入捕获通道
  • 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

频率测量

在这里插入图片描述

  • 测频法: 在闸门时间T内, 对上升沿计次, 得到N, 则频率fx = N / T(适用于测高频信号)

  • 测周法: 两个上升沿内, 以标准频率fc计次, 得到N, 则频率fx = fc / N(适用于测低频信号s)

  • 中界频率: 测频法与测周法误差相等的频率点, fm = sqrt(fc / T)

输入捕获通道

在这里插入图片描述

  • fDTS: 滤波器采样时钟来源
  • TI1F: 滤波后的信号
  • CCMR1寄存器里的ICF位可以控制滤波器的参数
  • 通道2部分电路未画出

主从触发模式

在这里插入图片描述

主模式: 将定时器内部的信号, 映射到TRGO引脚, 用于触发别的外设

从模式: 接受其他外设或者自身外设的信号, 用于控制自身定时器的运行

输入捕获基本结构

在这里插入图片描述

  • 工作流程: 设边沿检测极性为高电平, 信号沿通道GPIO->滤波器->边沿检测， 当检测到高电平后, 发出TI1FP1信号;TI1FP1有两条通道, 第一条通道继续向下到分频器, 最后到CCR捕获/比较寄存器, CCR接受到信号后, 捕获CNT的计次N; 另一条通道, 则通过从模式将CNT置零。
  • 用得到的计次N可得频率 f = fc / N, fc是标准频率, 通过配置时基单元设置, 这里用的是测周法测频率的原理

PWMI基本结构

在这里插入图片描述

  • 与输入捕获结构相似, 但开启了第二条通道, 第二条通道在下降沿(与第一条通道触发方式相反), 触发CCR2寄存器捕获CNT的值得到N1,第一条通道则还是在上升沿捕获CNT的值得到N2
  • 如图所示: 易得占空比 = (N1+1)*100 / (N2+1) %

案例1: TIM输入捕获测量信号频率(对应输入捕获基本机构)

说明

  • 用PA0 的定时器 生成测试信号, PA6的定时器 捕获信号测量频率
  • 由于配置过程类似, 这里仅对IC单元的配置和从模式配置进行详细说明, 其余过程在注释中可以大致了解。

硬件接线

在这里插入图片描述

配置IC单元

	// 配置IC单元
	TIM_ICInitTypeDef TIM_InitStructure;
	TIM_InitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;  // 定时器通道
	TIM_InitStructure.TIM_ICFilter=0xF;  // 滤波器
	TIM_InitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;  // 边沿极性选择
	TIM_InitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;  // 分频器
	TIM_InitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;  // 配置选择器模式
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_InitStructure);
TIM_ICInitTypeDef
typedef struct
{

  uint16_t TIM_Channel;      /*!< Specifies the TIM channel.
                                  This parameter can be a value of @ref TIM_Channel */

  uint16_t TIM_ICPolarity;   /*!< Specifies the active edge of the input signal.
                                  This parameter can be a value of @ref TIM_Input_Capture_Polarity */

  uint16_t TIM_ICSelection;  /*!< Specifies the input.
                                  This parameter can be a value of @ref TIM_Input_Capture_Selection */

  uint16_t TIM_ICPrescaler;  /*!< Specifies the Input Capture Prescaler.
                                  This parameter can be a value of @ref TIM_Input_Capture_Prescaler */

  uint16_t TIM_ICFilter;     /*!< Specifies the input capture filter.
                                  This parameter can be a number between 0x0 and 0xF */
} TIM_ICInitTypeDef;
TIM_Channel
#define TIM_Channel_1                      ((uint16_t)0x0000)
#define TIM_Channel_2                      ((uint16_t)0x0004)
#define TIM_Channel_3                      ((uint16_t)0x0008)
#define TIM_Channel_4                      ((uint16_t)0x000C)
TIM_ICPolarity
#define  TIM_ICPolarity_Rising             ((uint16_t)0x0000)
#define  TIM_ICPolarity_Falling            ((uint16_t)0x0002)
#define  TIM_ICPolarity_BothEdge           ((uint16_t)0x000A)
TIM_ICSelection
#define TIM_ICSelection_DirectTI           ((uint16_t)0x0001) /*!< TIM Input 1, 2, 3 or 4 is selected to be 
                                                                   connected to IC1, IC2, IC3 or IC4, respectively */
#define TIM_ICSelection_IndirectTI         ((uint16_t)0x0002) /*!< TIM Input 1, 2, 3 or 4 is selected to be
                                                                   connected to IC2, IC1, IC4 or IC3, respectively. */
#define TIM_ICSelection_TRC                ((uint16_t)0x0003) /*!< TIM Input 1, 2, 3 or 4 is selected to be connected to TRC. */
TIM_ICPrescaler
#define TIM_ICPSC_DIV1                     ((uint16_t)0x0000) /*!< Capture performed each time an edge is detected on the capture input. */
#define TIM_ICPSC_DIV2                     ((uint16_t)0x0004) /*!< Capture performed once every 2 events. */
#define TIM_ICPSC_DIV4                     ((uint16_t)0x0008) /*!< Capture performed once every 4 events. */
#define TIM_ICPSC_DIV8                     ((uint16_t)0x000C) /*!< Capture performed once every 8 events. */
TIM_ICFilter
uint16_t TIM_ICFilter;     /*!< Specifies the input capture filter.
                                  This parameter can be a number between 0x0 and 0xF */

配置从模式

// 配置从模式
TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);  // 选择输入触发
TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);  // 选择从模式
void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource)
/**
  * @brief  Selects the Input Trigger source
  * @param  TIMx: where x can be  1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12 or 15 to select the TIM peripheral.
  * @param  TIM_InputTriggerSource: The Input Trigger source.
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg TIM_TS_ITR0: Internal Trigger 0
  *     @arg TIM_TS_ITR1: Internal Trigger 1
  *     @arg TIM_TS_ITR2: Internal Trigger 2
  *     @arg TIM_TS_ITR3: Internal Trigger 3
  *     @arg TIM_TS_TI1F_ED: TI1 Edge Detector
  *     @arg TIM_TS_TI1FP1: Filtered Timer Input 1
  *     @arg TIM_TS_TI2FP2: Filtered Timer Input 2
  *     @arg TIM_TS_ETRF: External Trigger input
  * @retval None
  */
void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode)
/**
  * @brief  Selects the TIMx Slave Mode.
  * @param  TIMx: where x can be 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12 or 15 to select the TIM peripheral.
  * @param  TIM_SlaveMode: specifies the Timer Slave Mode.
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg TIM_SlaveMode_Reset: Rising edge of the selected trigger signal (TRGI) re-initializes
  *                               the counter and triggers an update of the registers.
  *     @arg TIM_SlaveMode_Gated:     The counter clock is enabled when the trigger signal (TRGI) is high.
  *     @arg TIM_SlaveMode_Trigger:   The counter starts at a rising edge of the trigger TRGI.
  *     @arg TIM_SlaveMode_External1: Rising edges of the selected trigger (TRGI) clock the counter.
  * @retval None
  */

整体代码

IC.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化TIM3_IC
*/
void TIM3_IC_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口 A6 TIM3_CH1
	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);
	
	// 配置时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=65536-1;  // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=72-1;  // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置IC单元
	TIM_ICInitTypeDef TIM_InitStructure;
	TIM_InitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;  // 定时器通道
	TIM_InitStructure.TIM_ICFilter=0xF;  // 滤波器
	TIM_InitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;  // 边沿极性选择
	TIM_InitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;  // 分频器
	TIM_InitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;  // 配置选择器模式
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_InitStructure);
	
	// 配置从模式
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
	// 开启定时器
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

/*
获取TIM3_CH1 输入波形频率
*/
uint16_t Get_TIM3_CH1_Freq(void)
{
	return 72000000/(TIM_GetPrescaler(TIM3)+1)/ (TIM_GetCapture1(TIM3)+1);
}
PWM.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化TIM2的PWM模式
*/
void TIM2_PWM_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置内部时钟作为TIM的时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1 ;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=100-1;  // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=720-1;  // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置OC单元
	TIM_OCInitTypeDef OC1_InitStructure;
	TIM_OCStructInit(&OC1_InitStructure);
	OC1_InitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	OC1_InitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  // 设置模式
	OC1_InitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  // 设置有效电平
	OC1_InitStructure.TIM_Pulse=50;  // CCR
	TIM_OC1Init(TIM2, &OC1_InitStructure);
	
	// 开启时钟
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

/*
初始化TIM3的PWM模式
*/
void TIM3_PWM_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置内部时钟作为TIM的时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=100-1; // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=720-1; // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置OC单元
	TIM_OCInitTypeDef OC1_InitStructure;
	TIM_OCStructInit(&OC1_InitStructure);
	OC1_InitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  // 设置模式
	OC1_InitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  // 设置有效电平
	OC1_InitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;  
	OC1_InitStructure.TIM_Pulse=50;  // CCR
	TIM_OC1Init(TIM3, &OC1_InitStructure);
	
	// 开启时钟
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

/*
设置TIM2的CRR1寄存器
*/
void TIM2_PWM_Set_Compare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);  // 设置OC1 CCR寄存器
}

/*
设置TIM3的CRR1寄存器
*/
void TIM3_PWM_Set_Compare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM3, Compare);
}
main.c
#include "stm32f10x.h" 
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"

// TIM输入测频率
// 2023年3月25日11:11:15

int main(void)
{
	TIM2_PWM_Init();
	TIM3_IC_Init();
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");

	while(1)
	{
		
		OLED_ShowNum(1, 6, Get_TIM3_CH1_Freq(), 5);
	}

}

案例2: PWMI模式下测量信号频率和占空比(对应PWMI基本结构)

整体代码

IC.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化TIM3_IC
*/
void TIM3_IC_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口 A6 TIM3_CH1
	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);
	
	// 配置时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=65536-1;  // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=72-1;  // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置IC单元
	TIM_ICInitTypeDef TIM_InitStructure;
	TIM_InitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;  // 定时器通道
	TIM_InitStructure.TIM_ICFilter=0xF;  // 滤波器
	TIM_InitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;  // 边沿极性选择
	TIM_InitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;  // 分频器
	TIM_InitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI; // 选择器
	TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_InitStructure); // 区别在这里
	
	// 配置从模式
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);  // 选择TI1FP1通道
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);  // 选择Reset模式
	// 开启定时器
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

/*
获取TIM3_CH1 输入波形频率
*/
uint32_t Get_TIM3_CH1_Freq(void)
{
	return 72000000/(TIM_GetPrescaler(TIM3)+1)/ (TIM_GetCapture1(TIM3)+1);
}

/*
获取TIM3_PWMI 模式下占空比
*/

uint32_t Get_TIM3_Duty(void)
{
	return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1)*100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}
TIM_PWMIConfig函数原型
/**
  * @brief  Configures the TIM peripheral according to the specified
  *         parameters in the TIM_ICInitStruct to measure an external PWM signal.
  * @param  TIMx: where x can be  1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12 or 15 to select the TIM peripheral.
  * @param  TIM_ICInitStruct: pointer to a TIM_ICInitTypeDef structure
  *         that contains the configuration information for the specified TIM peripheral.
  * @retval None
  */
void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)
{
  uint16_t icoppositepolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  uint16_t icoppositeselection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_LIST6_PERIPH(TIMx));
  /* Select the Opposite Input Polarity */
  if (TIM_ICInitStruct->TIM_ICPolarity == TIM_ICPolarity_Rising)
  {
    icoppositepolarity = TIM_ICPolarity_Falling;
  }
  else
  {
    icoppositepolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  }
  /* Select the Opposite Input */
  if (TIM_ICInitStruct->TIM_ICSelection == TIM_ICSelection_DirectTI)
  {
    icoppositeselection = TIM_ICSelection_IndirectTI;
  }
  else
  {
    icoppositeselection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  }
  if (TIM_ICInitStruct->TIM_Channel == TIM_Channel_1)
  {
    /* TI1 Configuration */
    TI1_Config(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPolarity, TIM_ICInitStruct->TIM_ICSelection,
               TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter);
    /* Set the Input Capture Prescaler value */
    TIM_SetIC1Prescaler(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler);
    /* TI2 Configuration */
    TI2_Config(TIMx, icoppositepolarity, icoppositeselection, TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter);
    /* Set the Input Capture Prescaler value */
    TIM_SetIC2Prescaler(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler);
  }
  else
  { 
    /* TI2 Configuration */
    TI2_Config(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPolarity, TIM_ICInitStruct->TIM_ICSelection,
               TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter);
    /* Set the Input Capture Prescaler value */
    TIM_SetIC2Prescaler(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler);
    /* TI1 Configuration */
    TI1_Config(TIMx, icoppositepolarity, icoppositeselection, TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter);
    /* Set the Input Capture Prescaler value */
    TIM_SetIC1Prescaler(TIMx, TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler);
  }
}
PWM.c
#include "stm32f10x.h"

/*
初始化TIM2的PWM模式
*/
void TIM2_PWM_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置内部时钟作为TIM的时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1 ;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=100-1;  // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=720-1;  // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置OC单元
	TIM_OCInitTypeDef OC1_InitStructure;
	TIM_OCStructInit(&OC1_InitStructure);
	OC1_InitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	OC1_InitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  // 设置模式
	OC1_InitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  // 设置有效电平
	OC1_InitStructure.TIM_Pulse=50;  // CCR
	TIM_OC1Init(TIM2, &OC1_InitStructure);
	
	// 开启时钟
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

/*
初始化TIM3的PWM模式
*/
void TIM3_PWM_Init(void)
{
	// RCC使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 配置GPIO口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置内部时钟作为TIM的时钟源
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	// 配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TimeBase_InitStructure;
	TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TimeBase_InitStructure.TIM_Period=100-1; // ARR
	TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler=720-1; // PSC
	TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置OC单元
	TIM_OCInitTypeDef OC1_InitStructure;
	TIM_OCStructInit(&OC1_InitStructure);
	OC1_InitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  // 设置模式
	OC1_InitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  // 设置有效电平
	OC1_InitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;  
	OC1_InitStructure.TIM_Pulse=50;  // CCR
	TIM_OC1Init(TIM3, &OC1_InitStructure);
	
	// 开启时钟
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

/*
设置TIM2的CRR1寄存器
*/
void TIM2_PWM_Set_Compare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);  // 设置OC1 CCR寄存器
}

/*
设置TIM2的PSC寄存器
*/
void TIM2_PWM_Set_PSC(uint16_t PSC)
{
	TIM_PrescalerConfig(TIM2, PSC, TIM_PSCReloadMode_Update);
}

/*
设置TIM3的CRR1寄存器
*/
void TIM3_PWM_Set_Compare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM3, Compare);
}
main.c
#include "stm32f10x.h" 
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"
// PWMI模式下测量信号频率和占空比
// 2023年3月25日11:13:10
int main(void)
{
	TIM2_PWM_Init();
	TIM3_IC_Init();
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");
	OLED_ShowString(2, 1, "Duty:00%");
	
	// 设置占空比
	TIM2_PWM_Set_Compare1(30);  // Duty = CCR / ARR + 1
	// 设置频率  
	TIM2_PWM_Set_PSC(72-1);  	// Freq = 72M / (ARR + 1) / (PSC + 1)
	while(1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 6, Get_TIM3_CH1_Freq(), 5);
		OLED_ShowNum(2, 6, Get_TIM3_Duty(), 2);
	}

}

TIM3_PWM_Set_Compare1(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare1(TIM3, Compare);
}


#### main.c

```C
#include "stm32f10x.h" 
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"
// PWMI模式下测量信号频率和占空比
// 2023年3月25日11:13:10
int main(void)
{
	TIM2_PWM_Init();
	TIM3_IC_Init();
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");
	OLED_ShowString(2, 1, "Duty:00%");
	
	// 设置占空比
	TIM2_PWM_Set_Compare1(30);  // Duty = CCR / ARR + 1
	// 设置频率  
	TIM2_PWM_Set_PSC(72-1);  	// Freq = 72M / (ARR + 1) / (PSC + 1)
	while(1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 6, Get_TIM3_CH1_Freq(), 5);
		OLED_ShowNum(2, 6, Get_TIM3_Duty(), 2);
	}

}

参考资料

https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=18&vd_source=722e2c21f78eecf154c5c9d24c2841b3

【STM32学习】——定时器输入捕获（IC）&PWMI模式&频率测量方法&主从触发模式&IC模式测频&/PWMI模式测频率及占空比
weixin_51658186的博客
03-18 3774
输入捕获模式测频率、PWMI模式测频率和占空比。测频法利用之前的外设就可实现，如对射式红外传感器计次、定时器外部时钟等稍加改进就可！可自行实验，本次实操用的是测周法注：考虑到初学者可能没有信号发生器，我们借用了上一小节定时器输出比较产生PWM的代码在PA0产生信号波形！！如果有示波器的话，也可以测试验证下程序的结果是否正确。输出比较与输入捕获对比：1、输出比较引脚是输出端口，输入捕获引脚是输入端口。2、输出比较是根据CNT和CCR的大小关系来执行输出动作；
STM32学习笔记【江科协】【6-6】输入捕获测频率&PWMI模式测占空比
m0_74651303的博客
08-22 365
要参考误差的要求，如果误差要求是千分之一，那么1M/1000=1KHz就是频率上限，误差要求是百分之一，那么1M/100=10KHz就是频率上限。所以可以测量的最低频率是1M/65535，大概是15Hz，频率再低，计数器值就要溢出了，所以可以测得的最低频率是15Hz。最大频率的上限是标准频率1MHz，但这时误差已经非常大了，这个上限没有参考意义，信号频率比标准频率还高，就测不了了。想要降低最低频率的限制，可以把这个预分频再加大一些，这样标准频率值更低，所支持的测得最低频率也更低。这里讨论一下测频率的性能。
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07-20
stm32f103c8t6最小系统测量输入信号的频率通过oled显示 对信号进行频率测量 要求信号达到stm32的触发电平 电赛测量必看
STM32频率测量
走错路的程序员
12-07 1万+
频率测量是个最基本的且常见的工业需求. 但是这种简单的需求却不是那么的好实现. 总体来看, 目前的单片机还是有很大的改进空间. 很少有频率测量能够覆盖所有的频率范围. 而使用 STM32F103 性能有限. 根据待测频率, 我分成低中高, 三个阶段. 分别对应着3种不同的测量方法.测量方法, STM32 时钟计数器的输入捕获中断函数测量法. 测量原理 输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。 STM32 的输入捕获，简单的说就是通过检测 TIMx_CHx 上的边沿信号，在边沿信号发生跳变（比如上升
TIM输入捕获（input capture）
yangyangyiyang_的博客
03-08 799
TIM输入捕获（input capture）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。
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STM32 TIM输入捕获 测量频率
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01-29 1614
用结构体配置输入捕获单元的函数注意：输入捕获与输出比较都有4个通道，OCInit，4个通道每个通道各占一个函数，而ICInit，4个通道是共用一个函数的，在结构体里会有一个参数，来配置具体哪个通道，因为可能有交叉通道的配置，所以函数合在一起比较方便这个函数与上一个函数类似，都是用于初始化输入捕获单元的，但是上一个函数只是单一的配置一个通道，这个函数可以快速配置两个通道这个函数可以给输入捕获结构体赋一个初始值下面三个对应主从触发模式：选择输入触发源TRGI选择输出触发源TRGO选择从模式。
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2401_87453059的博客
12-25 753
作为纯新手在跟随江协学习单片机的过程中，到使用输入捕获测量频率时，对测频法只是讲了原理，并未展示相关代码。到这里检索后也只看到了视频中展示的测周法测频率。故在这里对相应代码进行补充，供大家交流讨论。也是让自己输出自己测（TIM2被占用故选择TIM3输出PWM）TIM2（定一个1s的频率，执行中断，读取频率后，清0计数）就继续借用Countsenor进行编程（名字没有进行修改）对于测频法原理详细可见@江协科技。这里直接展示代码部分。
【STM32】通用定时器TIM(输入捕获)
m0_75090944的博客
09-02 2110
通用定时器TIM输入捕获+主从触发模式+测频率方法（测频法和测周法）+测量占空比
STM32学习笔记（六）丨TIM定时器及其应用（输入捕获丨测量PWM波形的频率和占空比）_stm32f103c8t6输入捕获
2401_87555412的博客
11-04 2574
输入捕获，即Input Capture，英文缩写为IC。输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变（可以定义为上升沿、下降沿）时，当前CNT的值将被锁存到CCR中（这就是“捕获”的含义），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。在这里，“脉冲间隔、电平持续时间”和“频率、占空比”是互相对应的关系。每个高级定时器和通用定时器都拥有4各输入捕获通道，且二者没有区别。输入捕获模块可以配置为PWMI（PWM输入）模式和主从触发模式。PWMI模式是专门用来。
【STM32】STM32学习笔记-TIM输入捕获(17)
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01-01 4247
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。
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基于stm32的频率测量 ，只需将c h文件加入工程中即可，初始化后，通过 GetFreq()函数获得测量的频率，已和安捷伦频率发生器对比过，测量非常精准，最高可以测 量到400k左右。并且稍加修改可同时测量占空比。
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第四步，配置输入捕获单元，包括滤波器、极性、直连通道/交叉通道、分频器这些参数（用一个结构体统一进行配置）。第五步，配置从模式的触发源，触发源选择为TI1FP1（调用一个库函数）。第二步，配置GPIO,把GPIO配置成输入模式（上拉输入/浮空输入）。第六步，配置触发之后执行的操作，执行Reset操作（调用一个库函数）。第三步，配置时基单元，使CNT计数器在内部时钟的驱动下自增运行。第七步，配置运行控制，调用TIM_Cmd函数，开启定时器。第一步，配置RCC，开启TIM外设和GPIO外设的时钟。
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STM32-IC输入捕获测量频率
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07-13 1491
使用测周法，频率=FC/N。CCR1中的计数值为N，而FC频率=72Mhz/PSC+1，也就是计时器的频率，是我们可以调控的单位频率。解释原理：边沿检测极性选择，TI1FP1与上述相同，TI1FP2选择下降沿时将CNT的值传输到CCR2中，这里就可以计算出测量波形的PWM占空比，占空比=CCR/ARR。测周法：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N ，则频率 f_x=f_c / N，适合测量频率较低的信号。测频法：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率 f_x=N / T，适合测量频率较高的信号。
stm32f103c8t6HAL库测高频信号频率和占空比
最新发布
05-03
<think>好的，我现在需要帮助用户解决使用STM32F103C8T6和HAL库测量高频信号频率和占空比的问题。首先，我应该回顾用户提供的引用资料，看看是否有相关的信息可以利用。 引用[2]提到使用PWM生成高频信号，其中配置定时器分频系数和计数模式。用户需要测量高频信号的频率和占空比，这可能涉及到输入捕获功能。引用[4]正好有一个输入捕获的头文件，里面提到了获取频率和占空比的函数，这应该是关键。 接下来，我需要确定如何配置定时器进行输入捕获。STM32的输入捕获通常使用定时器的捕获/比较通道来测量脉冲的上升沿和下降沿的时间差，从而计算频率和占空比。根据引用[3]，定时器的预分频和计数周期设置会影响时间测量的精度。例如，当APB1时钟为72MHz，预分频设置为71，则定时器时钟为1MHz，每个计数周期为1μs。这可能适用于测量较低频率的信号，但对于高频信号，可能需要更高的时钟频率或更小的预分频系数。 用户的问题是关于高频信号，所以需要确保定时器的配置足够快。例如，如果输入信号是50kHz（如引用[2]中的PWM频率），定时器的计数周期需要足够短，以避免溢出。引用[2]中将定时器的分频系数设置为0，计数上限为719，这样定时器的频率为50kHz。这可能不适用于输入捕获，但可以参考其配置思路，调整分频系数以提高定时器频率，从而更精确地捕捉高频信号。 接下来，我需要考虑如何用HAL库实现输入捕获。通常需要配置定时器为输入捕获模式，使用两个通道分别捕捉上升沿和下降沿，或者使用一个通道交替捕捉。例如，TIMx_CH1用于捕捉上升沿，触发中断后切换到下降沿，并记录两次的时间差来计算占空比和周期。 用户可能需要示例代码，所以需要提供一个基本的配置步骤和代码框架。首先，在CubeMX中配置定时器，比如TIM2或TIM3，设置合适的预分频和计数周期。然后启用输入捕获通道，配置为交替模式或使用两个通道。接着，在代码中初始化输入捕获，编写中断处理函数，计算频率和占空比。 需要注意的是，高频信号的测量可能要求更高的定时器时钟。例如，如果信号频率为1MHz，定时器的时钟至少需要比这个快，否则可能无法准确捕获。对于STM32F103C8T6，最高定时器时钟是72MHz，因此预分频可以设置为0，这样每个计数周期是1/72MHz ≈13.89ns，可以测量更高频率的信号。 同时，要处理定时器溢出的情况，尤其是在测量低频信号时，但用户关注的是高频，所以可能溢出较少，但仍需考虑。此外，DMA可能用于高效读取捕获值，但HAL库的输入捕获通常依赖中断，需要确保中断处理足够快，避免丢失边沿事件。 最后，结合引用[4]中的函数ic_getfreq和ic_getduty，可以编写类似的函数，基于捕获的时间值计算频率和占空比。例如，周期为上升沿之间的时间差，高电平时间为上升沿到下降沿的时间，占空比即为高电平时间除以周期。 总结步骤：配置定时器参数，设置输入捕获通道，编写中断回调函数，计算频率和占空比，提供示例代码。同时，需要注意高频下的定时器配置和可能的性能限制，比如STM32F103的处理能力，以及代码的效率。</think>### 测量高频信号频率和占空比的实现步骤 #### 1. 定时器配置原理 高频信号测量需通过定时器的输入捕获功能实现，关键参数包括： - **定时器时钟频率**：若APB1总线时钟为72MHz，分频系数设置为0，则定时器时钟为$f_{clk}=72\ \text{MHz}$，计时精度为$1/72\ \text{μs} \approx 13.89\ \text{ns}$[^3] - **自动重装载值**：根据信号最高频率选择。例如测量1MHz信号时，周期为1μs，需设置重装载值$ARR \geq 72$（对应$72 \times 13.89\ \text{ns} = 1\ \text{μs}$） - **捕获模式**：使用PWM输入模式（双通道交替捕获）可同时获取周期和占空比[^4] #### 2. CubeMX配置步骤 1. 启用TIM2（或其他支持PWM输入模式的定时器） 2. 通道配置： - **TI1**：映射到输入信号引脚，滤波器适当设置 - 触发源选择：TI1FP1 - 从模式选择：复位模式 3. 参数设置： ```c Prescaler = 0 // 无分频 Counter Mode = Up // 向上计数 AutoReload = 65535 // 最大计数范围 ICPolarity = Rising // 初始捕获极性 ``` #### 3. 关键代码实现 ```c // 输入捕获结构体定义 volatile uint32_t IC_Value1 = 0, IC_Value2 = 0; volatile float DutyCycle = 0, Frequency = 0; // 中断回调函数 void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) { if(htim->Instance->CCMR1 & TIM_CCMR1_CC1S_0) // 上升沿捕获 { IC_Value1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); } else // 下降沿捕获 { IC_Value2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); DutyCycle = (float)(IC_Value2 - IC_Value1) / htim->Instance->ARR * 100; __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); } } } // 频率计算函数 float Get_Frequency(TIM_HandleTypeDef *htim) { return (float)(SystemCoreClock / (htim->Instance->PSC + 1)) / (IC_Value1 + 1); } ``` #### 4. 性能优化建议 - **高频信号处理**：当信号频率超过1MHz时，建议： $$ f_{measure} \leq \frac{f_{timer}}{4} $$ 即72MHz时钟下最高可测18MHz信号 - **抗干扰设计**：配置输入滤波器，例如设置`ICFilter = 0x0F`时，需满足： $$ t_{filter} \geq \frac{N \times t_{clk}}{f_{DTS}} $$ 其中$N$为采样次数，$f_{DTS}$为数字滤波器时钟[^4]
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