STM32PWM输入捕获测量方波频率和占空比

板子：野火指南者
芯片：STM32f103VET6
PWM通道：TIM3的通道1
GPIO：PA6

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前言

本文将提供TIM3通道1 PWM输入捕获的代码，提供详细注释，简要介绍原理，有利于快速上手。

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一、编程要点

● 初始化输入通道的GPIO为浮空输入模式
● 设置置NVIC
● 设置TIM3输入模式
● 中断编程

二、初始化GPIO为浮空输入模式

TIM3的通道1在PA6。

注意开启GPIOA和TIM3时钟。

static void TIM3_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//开启TIM3时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

三、设置NVIC

这里将TIM3的中断的主优先级设置为0、次优先级设置为1。

static void NVIC_Config(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  /* 使能TIM3全局中断 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

四、设置TIM3 PWM输入模式

参数的设置包括映射关系、滤波、分频以及捕获方式等。这里我们需要设置通道 1为输入模式，且 IC1 映射到 TI1(通道 1)上面，并且不使用滤波（提高响应速度）器，上升沿捕获。

void TIM3_PWMIC_Config(void)
{
	TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//通道1
  	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿捕获，捕获高电平
  	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//映射关系，配置IC1直接映射在TI1上，一般选择直接映射
  	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//设置输入不分频
  	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;//设置滤波器长度，这里我们不使用滤波器，所以设置为 0

  	TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
	
	TIM3_GPIO_Config();//初始化GPIO和开启时钟

  	/* 选择TIM3输入触发器: TI1FP1（定时器输入通道1） */
  	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);

  	/* 选择从模式: 复位模式 */
  	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);

  	/* 使能主从模式 */
  	TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable);

 	/* 使能定时器 */
  	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

  	/* 使能捕获比较通道1中断请求 */
  	TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);
	
	/* NVIC配置 */
	NVIC_Config();
}

五、中断编程

TIM_GetCapture1(TIM3)获取的是第一次上升沿到第二次上升沿的计数个数，即一个周期的计数个数（此例中即IC1Value）；此时通道2也在捕获，TIM_GetCapture2(TIM3)获取的是触发信号和下一个相反极性的边信号的计数个数，此例中即为上升沿到下一个下降沿的计数个数，即高电平的计数个数。高电平计数个数/一个周期的计数个数（IC1Value）=占空比。
SystemCoreClock是系统时钟，此例中为72MHz，周期为(1/72)*10^-6s，即1/SystemCoreClock，1/SystemCoreClock * IC1Value= 波形的周期，所以频率=1/波形的周期，即SystemCoreClock/IC1Value。

void TIM3_IRQHandler(void)
{
  /* Clear TIM3 Capture compare interrupt pending bit */
  TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);

  /* 获取输入捕获值，即第一次上升沿到第二次上升沿的计数个数 */
  IC1Value = TIM_GetCapture1(TIM3);  

  if (IC1Value != 0)
  {
    /* 占空比计算 */
    DutyCycle = (TIM_GetCapture2(TIM3) * 100) / IC1Value;//TIM_GetCapture2为触发信号和下一个相反极性的边信号的计数个数，乘100是为了将小数转化为百分比

    /* 频率计算 */
    Frequency = SystemCoreClock / IC1Value;
  }
  else
  {
    DutyCycle = 0;
    Frequency = 0;
  }
}

六、主函数编程

通过串口1，每隔一段时间发送占空比和频率到串口查看。

void Delay(u32 nCount)
{
	for(; nCount!=0; nCount--);
}

int main(void)
{
	USART1_Config();//串口1配置
	TIM3_PWMIC_Config();//TIM3配置
	
	while(1)
	{
		Delay(0xffffff);
		printf("DutyCycle: %d%%\r\n", DutyCycle);
		printf("Frequency: %d\r\n", Frequency);
	}
}

七、下载验证

通过信号发生器输出15kHz、占空比60%方波。

打开串口查看数据。

误差范围内，设计成功。

八、完整工程下载

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