stm32入门教程6--TIM输入捕获

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分类专栏： STM32入门教程文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

于 2024-10-19 14:29:27 首次发布

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输入捕获简介

IC（Input Capture）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

输入捕获（Input Capture）是一种用于测量外部信号脉冲宽度或频率的技术，广泛应用于微控制器（如STM32系列）中。以下是对输入捕获的详细介绍：

一、定义与原理

输入捕获通过定时器模块捕获外部信号的特定事件，如脉冲的上升沿或下降沿，以便测量脉冲宽度或频率。当捕获通道检测到信号的跳变沿时，定时器的当前计数值会被锁存到捕获寄存器中。通过读取捕获寄存器中的值，可以获取到信号跳变时的时间信息。

二、配置步骤

初始化定时器和通道对应IO的时钟：确保定时器和相关IO口的时钟已经开启。
初始化IO口：将IO口配置为复用模式，并设置适当的输入模式（如上拉输入、下拉输入或浮空输入）。
设置引脚复用映射：将IO口映射到定时器的捕获通道上。
初始化定时器：配置定时器的时基单元，包括预分频器、自动重装器等参数。
初始化输入捕获通道：配置输入捕获的参数，如滤波器、极性（上升沿或下降沿捕获）、分频器等。
使能定时器：启动定时器，开始捕获外部信号。

三、应用场景

测量脉冲宽度：通过捕获信号的上升沿和下降沿，可以计算出脉冲的宽度。
测量频率：通过测量连续两个上升沿（或下降沿）之间的时间间隔，可以计算出信号的频率。
编码器信号处理：在编码器应用中，输入捕获可以用于读取编码器的脉冲信号，从而计算出旋转的角度或速度。
触摸按键检测：在某些触摸按键电路中，输入捕获可以用于检测按键的按下和释放时刻，从而实现按键功能。

四、注意事项

滤波器设置：为了滤除噪声信号，可以配置输入捕获的滤波器。滤波器会连续采样通道的信号电平，只有当连续多次采样都满足触发条件时，才会触发捕获中断。
捕获极性选择：根据外部信号的特性，选择合适的捕获极性（上升沿或下降沿）。
中断处理：在捕获到信号后，通常会进入中断服务程序进行处理。在中断服务程序中，可以读取捕获寄存器的值，并进行相应的计算或处理。

参考实验

实验一：输入捕获模式测频率

在这里为了测量外部信号的频率，我们先得有个信号源，产生一个频率和占空比可调的波形，可以先用PWM模块，在PA0端口输出一个频率和占空比可调的波形，测量波形的输入口设置在PA6，所以接线时直接把PA0和PA6连接在一起就可以，这样就可以测量自己PWM模块产生波形的频率了，如果有示波器的话可以把探头连接在这根线上，可以验证频率是否正确，如果有信号发生器，就不需要PA0自己输出波形了，直接用信号发生器产生可调的测试信号，接在PA6口就可以了.

接线图

示例代码

#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:00000Hz
	
	/*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) / 100
	PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100
	
	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不断刷新显示输入捕获测得的频率
	}
}

比如当前预分频系数是7200，代入右边的公式，可以得出频率就是100Hz

比如当前预分频系数为3600，则得出的频率应该为200Hz

实验效果

目前测试的为100Hz

目前测试的为200Hz

实验二：PWMI模式测频率占空比

PWMI模式（PWM Input Mode）是一种用于测量PWM（脉冲宽度调制）波形占空比的模式。在STM32等微控制器中，PWMI模式通过配置输入捕获电路来实现对PWM波形的精确测量。

PWM波形的占空比是指高电平占整个周期的百分比。在PWMI模式下，微控制器的两个输入捕获通道被配置为同时捕获同一个引脚上的PWM信号。通常，通道1被配置为捕获上升沿，而通道2被配置为捕获下降沿。这样，当PWM波形的一个周期开始时，通道1会记录下此时的计数器值（CNT），而当PWM波形的一个周期结束时，通道2会再次记录下此时的计数器值。通过这两个值，可以计算出PWM波形的周期和占空比。

具体来说，占空比的计算公式为：占空比 = （通道2捕获的计数器值 / 通道1捕获的计数器值）× 100%。而PWM波形的频率则可以通过微控制器的计数器频率和通道1捕获的计数器值来计算。

在配置PWMI模式时，需要注意以下几点：

确保GPIO和TIM（定时器）的时钟已经开启。
将GPIO配置为输入模式，并选择适当的输入模式（如上拉输入或浮空输入）。
配置TIM的时基单元，包括预分频器、自动重装器、计数模式等。
配置输入捕获单元，包括滤波器、极性、直连通道或交叉通道等参数。
选择适当的触发源和从模式配置。

当前分频系数3600，频率就是200Hz，

CCR=20，占空比就是20%

接线图

示例代码

#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:00000Hz
	OLED_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) / 100
	PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100
	
	while (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
	}
}