TIM定时器输入捕获

TIM定时器输入捕获

1. 输入捕获

输入捕获是STM32定时器的一项重要功能，它允许微控制器捕捉外部信号的变化（通常是边沿变化），并将当前计数器的值锁定到捕获/比较寄存器中。这项功能非常有用，可以用来测量外部信号的周期、频率、脉宽等参数。

1. 输入捕获的工作原理

1. 配置捕获通道：

   • 选择定时器的某个捕获/比较通道作为输入捕获通道。
   • 配置该通道的触发条件，如上升沿、下降沿或双边沿触发。

2. 检测外部信号：

   • 当输入信号的电平发生变化（如上升沿或下降沿）时，定时器会捕获当前计数器的值。
   • 这个值随后被锁存到对应的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）中。

3. 读取捕获值：

   • 用户可以通过读取TIMx_CCRx寄存器来获取捕获到的值。
   • 根据计数器的频率和预分频器的设置，可以计算出信号的周期或频率。

2. 输入捕获的应用场景

• 测量信号周期：通过捕获连续两次上升沿的时间差来计算信号周期。
• 测量信号频率：根据信号周期计算信号频率。
• 测量脉冲宽度：测量单个脉冲的持续时间。
• 测量占空比：测量高电平相对于整个周期的比例。

2.输入捕获配置流程

这段代码配置了STM32的通用定时器TIM3以进行输入捕获，并提供了两个函数来计算输入信号的频率和占空比。下面是详细的配置流程解释：

1. 启用时钟:

   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   

   这两行代码分别启用了TIM3定时器和GPIOA端口的时钟。

2. 配置GPIO引脚:

   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);
   

   这里配置了GPIOA.6引脚为上拉输入模式。

3. 配置TIM3内部时钟:

   TIM_InternalClockConfig(TIM3);
   

   这一行配置TIM3使用内部时钟源。

4. 配置TIM3基本定时器设置:

   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
   TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
   TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		// ARR
   TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;		// PSC
   TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
   TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
   

   这里设置了TIM3的基本定时器特性：

   • TIM_ClockDivision: 设置时钟分割因子为1，即不分频。
   • TIM_CounterMode: 设置向上计数模式。
   • TIM_Period: 设置自动装载寄存器值为65535，意味着每65536个计数周期后会重新加载。
   • TIM_Prescaler: 设置预分频器值为71，意味着实际的预分频器值为72。假设APB1时钟频率为72MHz，则预分频后的频率为1MHz。
   • TIM_RepetitionCounter: 设置重复计数器为0，不使用重复计数功能。

5. 配置TIM3输入捕获通道:

   TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
   TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
   TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
   TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
   TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
   TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
   TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
   

   这里配置了TIM3的输入捕获通道1 (CH1)：

   • TIM_Channel_1: 选择通道1。
   • TIM_ICFilter: 设置滤波器为16个采样点。
   • TIM_ICPolarity: 设置触发极性为上升沿。
   • TIM_ICPrescaler: 设置输入捕获分频器为1，即不分频。
   • TIM_ICSelection: 选择直接TI模式。
   • TIM_PWMIConfig:传入其中一个通道，将另外一个通道配置为该通道的相反模式。

6. 选择输入触发源:

   TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
   TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
   

   这两行代码配置了TIM3的输入触发源为TI1FP1，并选择了重置模式作为从模式。这意味着每当捕获到TI1FP1的上升沿时，定时器将被重置。

7. 使能TIM3:

   TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
   

   最后，使能TIM3定时器。

测量频率和占空比的函数

1. 测量频率:

   uint32_t IC_GetFreq(void)
   {
       return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
   }
   

   这个函数通过读取TIM3的捕获1寄存器的值来计算输入信号的频率。

2. 测量占空比:

   uint32_t IC_GetDuty(void)
   {
       return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
   }
   

   这个函数通过读取TIM3的捕获2寄存器的值来计算输入信号的占空比。

完整代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void IC_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	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);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}

uint32_t IC_GetDuty(void)
{
	return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}