教你学会如何使用STM32的输入捕获功能

原创于 2025-10-11 08:30:00 发布 · 1.6k 阅读

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#单片机 #stm32 #嵌入式硬件 #经验分享 #笔记

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引言

输入捕获是STM32微控制器上可用的高级定时器功能之一。本文指导您了解输入捕获的理论方面，提供一个实际示例，并讨论常见问题的故障排除。在本文中，我们使用 STM32H563微控制器。

1，输入捕获基础

输入捕获是一项允许定时器记录外部事件发生时间的特性。这对于测量输入信号的频率、周期或脉冲宽度特别有用。定时器在特定输入引脚上检测到边沿（上升沿或下降沿）的时刻，会捕获其计数器的值。

2，关键组件

定时器计数器 (Timer counter)：一个根据定时器时钟递增（或递减）的寄存器。
捕获/比较寄存器 (CCR)：存储输入捕获事件发生时计数器的值。
输入捕获通道 (Input capture channel)：用于检测输入信号的特定引脚及相关电路。

3，配置参数

边沿选择 (Edge selection)：确定捕获发生在上升沿、下降沿还是两者都捕获。
预分频器 (Prescaler)：分频定时器时钟以调整计数器频率。
滤波器 (Filter)：通过在捕获前要求信号在指定持续时间内保持稳定来滤除噪声。

4，实际示例

本示例旨在使用STM32H563上的定时器2测量外部信号的频率

硬件设置：将外部信号连接到定时器2通道1的输入引脚 (PA0)。

步骤 1：配置时钟

在本示例中，HCLK时钟设置为125MHz。定时器2连接到APB1（请参考数据手册中的框图来检查定时器时钟）。

步骤 2：配置定时器设置

单击Configuration (配置) 选项卡。
选择TIM2并为Channel 1 (通道1) 选择 Input capture direct mode (输入捕获直接模式)。

以下公式确定定时器的计数器时钟频率 (CK_CNT)：

CK_CNT = HCLK / (PSC + 1)

其中：

HCLK是系统时钟频率（本例中为125MHz）。
PSC是预分频器值。

定时器周期由自动重载寄存器 (ARR)值和计数器时钟频率决定，公式为：

周期=(ARR+1)∗(1/CKCNT)

其中：

ARR是自动重载寄存器值。
CK_CNT是计数器时钟频率。

例如，对于期望的1 ms周期，且CK_CNT=1MHz，我们可以选择PSC=124，这将时钟除以125。使用周期公式，ARR=1000-1=999。

步骤 3：使能定时器中断

步骤 4：配置GPIO引脚

在Pinout & Configuration (引脚分配和配置) 选项卡中，选择连接到输入信号的引脚（TIM2_CH1的PA0）。
确保引脚配置为Alternate Function PP (复用功能推挽) 并设置为正确的定时器通道。

步骤 5：生成项目代码

在中断模式下启动输入捕获

void TIM2_Start_IC(void)
{
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
}

我们使用的变量是：

captureValue：存储定时器计数器的当前捕获值

previousCaptureValue：存储定时器计数器的先前捕获值。用于计算两个连续捕获事件之间的时间差。

frequency：根据捕获值存储计算出的输入信号频率

处理输入捕获中断

uint32_t captureValue = 0;
uint32_t previousCaptureValue = 0;
uint32_t frequency = 0;
 
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) {
        captureValue = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
        frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / (captureValue - previousCaptureValue);
        previousCaptureValue = captureValue;
    }
}