stm32 PWM输入捕获

普通的输入捕获，可使用定时器的四个通道，一路捕获占用一个捕获寄存器.

PWM输入，只能使用两个通道，通道1和通道2。

一路PWM输入占用两个捕获寄存器，一个捕获周期，一个捕获占空比。

这里，用通用定时器产生一路PWM信号，用高级定时器的通道1或通道2捕获。

通用定时器TIM3的通道1，PA6，用于输出PWM信号。

高级控制定时器TIM1的通道1，PA8，用于PWM输入捕获。

bsp_ AdvanceTim.c文件，高级定时器PWM输入捕获驱动程序。

bsp_ GeneralTim.c文件，通用定时器PWM信号输出驱动程序。

通用定时器产生PWM配置

高级定时器PWM输入配置

中断服务程序，计算测量的频率和占空比。

关键，PWM信号输出，PWM信号输入捕获。

通用定时器PWM信号输出

通用定时器宏定义：

PWM 输出，就是对外输出脉宽（即占空比）可调的方波信号，信号频率由自动重装寄存器ARR的值决定，占空比由比较寄存器CCR的值决定。可看之前写的高级定时器基础知识。

可算出PWM信号的频率F：72M/( 10*72 )=100KHZ。

PWM 信号的周期 T = (ARR+1) * (1/CLK_cnt) = (ARR+1) * (PSC+1) / 72M

注释：

定时器时钟经过PSC预分频器后，即CK_CNT，用来驱动计数器计数。

PSC是16位的预分频器，可以对定时器时钟TIMxCLK进行1~65536之间的任何一个数进行分频。CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。

定时器时钟TIMxCLK，即内部时钟CK_INT，经APB1预分频器分频提供。

APB1预分频系数等于1，频率不变。

库函数中APB1预分频的系数是2，即PCLK1=36M，所以定时器时钟TIMxCLK=36*2=72M。

计一个数的时间乘上一个波形的计数次数(ARR+1)，就是整个波形的所需时间。

时间取倒数就是PWM信号的频率。

以CNT工作在递增模式为例，上图，ARR=8，CCR=4，CNT从0开始计数.

当CNT<CCR，OCxREF为有效的高电平，同时，比较中断寄存器CCxIF置位。

CCR<=CNT<=ARR,OCxREF为无效的低电平。CNT又从0开始计数，并生成计数器上溢事件，循环往复。

占空比：GENERAL_TIM_CCR1/(GENERAL_TIM_PERIOD+1)= 50%

// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_PERIOD; #define GENERAL_TIM_PERIOD 0XFFFF 

/************通用定时器TIM参数定义，只限TIM2、3、4、5************/ // 当使用不同的定时器的时候，对应的GPIO是不一样的，这点要注意 // 这里默认使用TIM3 #define GENERAL_TIM TIM3 #define GENERAL_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define GENERAL_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3 // 输出PWM的频率为 72M/{ (ARR+1)*(PSC+1) } #define GENERAL_TIM_PERIOD (10-1) #define GENERAL_TIM_PSC (72-1) #define GENERAL_TIM_CCR1 5 #define GENERAL_TIM_CCR2 4 #define GENERAL_TIM_CCR3 3 #define GENERAL_TIM_CCR4 2 // TIM3 输出比较通道1 #define GENERAL_TIM_CH1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA #define GENERAL_TIM_CH1_PORT GPIOA #define GENERAL_TIM_CH1_PIN GPIO_Pin_6 

通用定时器引脚初始化，初始化了通用定时器PWM输出用到的GPIO，使用不同的GPIO时，只需修改头文件里的宏定义。

/** * @brief 通用定时器PWM输出用到的GPIO初始化 * @param 无 * @retval 无 */ static void GENERAL_TIM_GPIO_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 输出比较通道1 GPIO 初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(GENERAL_TIM_CH1_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GENERAL_TIM_CH1_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GENERAL_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure); // 输出比较通道2 GPIO 初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(GENERAL_TIM_CH2_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GENERAL_TIM_CH2_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GENERAL_TIM_CH2_PORT, &GPIO_InitStructure); // 输出比较通道3 GPIO 初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(GENERAL_TIM_CH3_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GENERAL_TIM_CH3_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GENERAL_TIM_CH3_PORT, &GPIO_InitStructure); // 输出比较通道4 GPIO 初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(GENERAL_TIM_CH4_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GENERAL_TIM_CH3_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GENERAL_TIM_CH3_PORT, &GPIO_InitStructure); } 

通用定时器PWM输出初始化。

GENERAL_TIM_Mode_Config()函数中初始化了两个结构体，时基结构体和输出比较结构体。

若修改PWM的周期和占空比，需修改头文件里面的GENERAL_TIM_PERIOD、GENERAL_TIM_PSC和GENERAL_TIM_CCR1这三个宏。

PWM信号的频率的计算公式为：F=TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}，TIM_CLK=72MHZ，ARR是自动重装载寄存器的值，对应GENERAL_TIM_PERIOD，PSC是计数器时钟的分频因子，对应GENERAL_TIM_PSC。

/** * @brief 通用定时器PWM输出初始化 * @param 无 * @retval 无 * @note */ static void GENERAL_TIM_Mode_Config(void) { // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M GENERAL_TIM_APBxClock_FUN(GENERAL_TIM_CLK,ENABLE); /*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/ // 配置周期，这里配置为100K TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_PERIOD; // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= GENERAL_TIM_PSC; // 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 计数器计数模式，设置为向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重复计数器的值，没用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定时器 TIM_TimeBaseInit(GENERAL_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); /*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 配置为PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出通道电平极性配置 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出比较通道 1 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR1; TIM_OC1Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 输出比较通道 2 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR2; TIM_OC2Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 输出比较通道 3 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR3; TIM_OC3Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 输出比较通道 4 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR4; TIM_OC4Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 使能计数器 TIM_Cmd(GENERAL_TIM, ENABLE); } 

调用函数GENERAL_TIM_Init()后，相应引脚就输出PWM信号。

/** * @brief 通用定时器PWM输出用到的GPIO和PWM模式初始化 * @param 无 * @retval 无 */ void GENERAL_TIM_Init(void) { GENERAL_TIM_GPIO_Config(); GENERAL_TIM_Mode_Config(); } 

高级定时器PWM输入捕获

输入到高级定时器捕获引脚的PWM信号，来自通用定时器的输出。

宏定义里面，可以算出计数器的计数周期为T=72M/(1000*72)=1MS。

这是定时器在不溢出的情况下的最大计数周期，也就是说，周期小于1ms的PWM信号都可以被捕获到。转换成频率就是能捕获到的最小的频率为1KHZ。

要根据捕获的PWM信号，调节ADVANCE_TIM_PERIOD和ADVANCE_TIM_PSC这两个宏。

#ifndef __BSP_ADVANCETIME_H #define __BSP_ADVANCETIME_H #include "stm32f10x.h" /************高级定时器TIM参数定义，只限TIM1和TIM8************/ // 当使用不同的定时器的时候，对应的GPIO是不一样的，这点要注意 // 这里我们使用高级控制定时器TIM1 #define ADVANCE_TIM TIM1 #define ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define ADVANCE_TIM_CLK RCC_APB2Periph_TIM1 // 输入捕获能捕获到的最小的频率为 72M/{ (ARR+1)*(PSC+1) } #define ADVANCE_TIM_PERIOD (1000-1) #define ADVANCE_TIM_PSC (72-1) // 中断相关宏定义 #define ADVANCE_TIM_IRQ TIM1_CC_IRQn #define ADVANCE_TIM_IRQHandler TIM1_CC_IRQHandler // TIM1 输入捕获通道1 #define ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA #define ADVANCE_TIM_CH1_PORT GPIOA #define ADVANCE_TIM_CH1_PIN GPIO_Pin_8 #define ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL TIM_Channel_1 #define ADVANCE_TIM_IC2PWM_CHANNEL TIM_Channel_2 /**************************函数声明********************************/ void ADVANCE_TIM_Init(void); #endif /* __BSP_ADVANCETIME_H */ 

高级定时器PWM输入模式：

ADVANCE_TIM_Mode_Config()函数中初始化了两个结构体。

TIM_TimeBaseInitTypeDef，时基结构体，用于定时器基础参数设置。

TIM_OCInitTypeDef，输出比较结构体，用于输出比较模式。

PWM输入模式，只能使用通道1和通道2。

使用通道1，即TI1，输入的PWM信号被分成两路，分别是TI1FP1和TI1FP2，两路都可以是触发信号。

选择TI1FP1为触发信号，IC1捕获到的是PWM信号的周期，IC2捕获到的是占空比。

这种输入通道TI和捕获通道IC的映射关系叫直连，输入捕获结构体TIM_ICSelection配置为TIM_ICSelection_DirectTI。

选择TI1FP2为触发信号，则IC2捕获到的是周期，IC1捕获到的是占空比。

这种输入通道TI和捕获通道IC的映射关系叫非直连，输入捕获结构体的TIM_ICSelection要配置为TIM_ICSelection_IndirectTI。

输入通道TI和捕获通道IC的具体映射关系有直连和非直连两种。

/** * @brief 高级定时器PWM输入初始化和用到的GPIO初始化 * @param 无 * @retval 无 */ static void ADVANCE_TIM_Mode_Config(void) { // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE); /*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=ADVANCE_TIM_PERIOD; // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= ADVANCE_TIM_PSC; // 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 计数器计数模式，设置为向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重复计数器的值，没用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定时器 TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); /*--------------------输入捕获结构体初始化-------------------*/ // 使用PWM输入模式时，需要占用两个捕获寄存器，一个测周期，另外一个测占空比 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; // 捕获通道IC1配置 // 选择捕获通道 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL; // 设置捕获的边沿 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 设置捕获通道的信号来自于哪个输入通道，有直连和非直连两种 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 1分频，即捕获信号的每个有效边沿都捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不滤波 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; // 初始化PWM输入模式 TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure); // 当工作做PWM输入模式时,只需要设置触发信号的那一路即可（用于测量周期） // 另外一路（用于测量占空比）会由硬件自带设置，不需要再配置 // 捕获通道IC2配置 // TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; // TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure); // 选择输入捕获的触发信号 TIM_SelectInputTrigger(ADVANCE_TIM, TIM_TS_TI1FP1); // 选择从模式: 复位模式 // PWM输入模式时,从模式必须工作在复位模式，当捕获开始时,计数器CNT会被复位 TIM_SelectSlaveMode(ADVANCE_TIM, TIM_SlaveMode_Reset); TIM_SelectMasterSlaveMode(ADVANCE_TIM,TIM_MasterSlaveMode_Enable); // 使能捕获中断,这个中断针对的是主捕获通道（测量周期那个） TIM_ITConfig(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1, ENABLE); // 清除中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1); // 使能高级控制定时器，计数器开始计数 TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE); } 

高级定时器中断优先级：只有一个中断源，优先级可以随便配置

// 中断相关宏定义 #define ADVANCE_TIM_IRQ TIM1_CC_IRQn #define ADVANCE_TIM_IRQHandler TIM1_CC_IRQHandler 

/** * @brief 高级控制定时器 TIMx,x[1,8]中断优先级配置 * @param 无 * @retval 无 */ static void ADVANCE_TIM_NVIC_Config(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 设置中断组为0 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); // 设置中断来源 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADVANCE_TIM_IRQ; // 设置抢占优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 设置子优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } 

高级定时器中断服务函数：

捕获到PWM信号的第一个上升沿时，产生中断，计数器被复位，锁存到捕获寄存器IC1和IC2的值都为0。

下降沿到来时，IC2会捕获，对应的是占空比，会产生中断。

当捕获到第二个上升沿时，IC1会捕获，对应的是周期，再次进入中断。

可以根据IC1和IC2的值计算出频率和占空比。

中断复位函数中，获取输入捕获寄存器CCR1和CCR2寄存器中的值。

CCR1的值不为0，说明有效捕获到了一个周期，然后计算出频率和占空比。

计算时，CCR1和CCR2的值都必须加1，因为计数器从0开始计数。

/* * 如果是第一个上升沿中断，计数器会被复位，锁存到CCR1寄存器的值是0，CCR2寄存器的值也是0 * 无法计算频率和占空比。当第二次上升沿到来的时候，CCR1和CCR2捕获到的才是有效的值。其中 * CCR1对应的是周期，CCR2对应的是占空比。 */ void ADVANCE_TIM_IRQHandler(void) { /* 清除中断标志位 */ TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1); /* 获取输入捕获值 */ IC1Value = TIM_GetCapture1(ADVANCE_TIM); IC2Value = TIM_GetCapture2(ADVANCE_TIM); // 注意：捕获寄存器CCR1和CCR2的值在计算占空比和频率的时候必须加1 if (IC1Value != 0) { /* 占空比计算 */ DutyCycle = (float)((IC2Value+1) * 100) / (IC1Value+1); /* 频率计算 */ Frequency = (72000000/(ADVANCE_TIM_PSC+1))/(float)(IC1Value+1); printf("占空比：%0.2f%% 频率：%0.2fHz\n",DutyCycle,Frequency); } else { DutyCycle = 0; Frequency = 0; } } 

main

通用定时器初始化完之后，输出PWM信号，高级定时器初始化完之后，捕获通用定时器输出的PWM信号。

通用定时器TIM3的通道1，PA6，用于输出PWM信号。

高级控制定时器TIM1的通道1，PA8，用于PWM输入捕获。

用杜邦线短接PA6和PA8，用USB线连电脑，打开串口调试助手，可以看到捕获到的PWM信号的频率和占空比。

同时，可以通过仿真模拟的方法看到PA6，输出的信号波形。

// TIM—高级定时器-PWM输入捕获应用，通用定时器产生PWM波，高级定时器则捕获这个PWM，并测量周期和占空比 #include "stm32f10x.h" #include "bsp_led.h" #include "bsp_AdvanceTim.h" #include "bsp_GeneralTim.h" #include "bsp_usart.h" /** * @brief 主函数 * @param 无 * @retval 无 */ int main(void) { /* 串口初始化 */ USART_Config(); /* 通用定时器初始化，用于生成PWM信号 */ GENERAL_TIM_Init(); /* 高级定时器初始化 ，用户捕获PWM信号*/ ADVANCE_TIM_Init(); while(1) { } }