stm32 PWM輸入捕獲

普通的輸入捕獲，可使用定時器的四個通道，一路捕獲占用一個捕獲寄存器.

PWM輸入，只能使用兩個通道，通道1和通道2。

一路PWM輸入占用兩個捕獲寄存器，一個捕獲周期，一個捕獲占空比。

這里，用通用定時器產生一路PWM信號，用高級定時器的通道1或通道2捕獲。

通用定時器TIM3的通道1，PA6，用於輸出PWM信號。

高級控制定時器TIM1的通道1，PA8，用於PWM輸入捕獲。

bsp_ AdvanceTim.c文件，高級定時器PWM輸入捕獲驅動程序。

bsp_ GeneralTim.c文件，通用定時器PWM信號輸出驅動程序。

通用定時器產生PWM配置

高級定時器PWM輸入配置

中斷服務程序，計算測量的頻率和占空比。

關鍵，PWM信號輸出，PWM信號輸入捕獲。

通用定時器PWM信號輸出

通用定時器宏定義：

PWM 輸出，就是對外輸出脈寬（即占空比）可調的方波信號，信號頻率由自動重裝寄存器ARR的值決定，占空比由比較寄存器CCR的值決定。可看之前寫的高級定時器基礎知識。

可算出PWM信號的頻率F：72M/( 10*72 )=100KHZ。

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

注釋：

定時器時鍾經過PSC預分頻器后，即CK_CNT，用來驅動計數器計數。

PSC是16位的預分頻器，可以對定時器時鍾TIMxCLK進行1~65536之間的任何一個數進行分頻。CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。

定時器時鍾TIMxCLK，即內部時鍾CK_INT，經APB1預分頻器分頻提供。

APB1預分頻系數等於1，頻率不變。

庫函數中APB1預分頻的系數是2，即PCLK1=36M，所以定時器時鍾TIMxCLK=36*2=72M。

計一個數的時間乘上一個波形的計數次數(ARR+1)，就是整個波形的所需時間。

時間取倒數就是PWM信號的頻率。

以CNT工作在遞增模式為例，上圖，ARR=8，CCR=4，CNT從0開始計數.

當CNT<CCR，OCxREF為有效的高電平，同時，比較中斷寄存器CCxIF置位。

CCR<=CNT<=ARR,OCxREF為無效的低電平。CNT又從0開始計數，並生成計數器上溢事件，循環往復。

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

// 自動重裝載寄存器的值，累計TIM_Period+1個頻率后產生一個更新或者中斷 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_PERIOD; #define GENERAL_TIM_PERIOD 0XFFFF 

/************通用定時器TIM參數定義，只限TIM2、3、4、5************/ // 當使用不同的定時器的時候，對應的GPIO是不一樣的，這點要注意 // 這里默認使用TIM3 #define GENERAL_TIM TIM3 #define GENERAL_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define GENERAL_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3 // 輸出PWM的頻率為 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 輸出比較通道1 #define GENERAL_TIM_CH1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA #define GENERAL_TIM_CH1_PORT GPIOA #define GENERAL_TIM_CH1_PIN GPIO_Pin_6 

通用定時器引腳初始化，初始化了通用定時器PWM輸出用到的GPIO，使用不同的GPIO時，只需修改頭文件里的宏定義。

/** * @brief 通用定時器PWM輸出用到的GPIO初始化 * @param 無 * @retval 無 */ static void GENERAL_TIM_GPIO_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 輸出比較通道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); // 輸出比較通道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); // 輸出比較通道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); // 輸出比較通道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); } 

通用定時器PWM輸出初始化。

GENERAL_TIM_Mode_Config()函數中初始化了兩個結構體，時基結構體和輸出比較結構體。

若修改PWM的周期和占空比，需修改頭文件里面的GENERAL_TIM_PERIOD、GENERAL_TIM_PSC和GENERAL_TIM_CCR1這三個宏。

PWM信號的頻率的計算公式為：F=TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}，TIM_CLK=72MHZ，ARR是自動重裝載寄存器的值，對應GENERAL_TIM_PERIOD，PSC是計數器時鍾的分頻因子，對應GENERAL_TIM_PSC。

/** * @brief 通用定時器PWM輸出初始化 * @param 無 * @retval 無 * @note */ static void GENERAL_TIM_Mode_Config(void) { // 開啟定時器時鍾,即內部時鍾CK_INT=72M GENERAL_TIM_APBxClock_FUN(GENERAL_TIM_CLK,ENABLE); /*--------------------時基結構體初始化-------------------------*/ // 配置周期，這里配置為100K TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 自動重裝載寄存器的值，累計TIM_Period+1個頻率后產生一個更新或者中斷 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_PERIOD; // 驅動CNT計數器的時鍾 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= GENERAL_TIM_PSC; // 時鍾分頻因子 ，配置死區時間時需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 計數器計數模式，設置為向上計數 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重復計數器的值，沒用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定時器 TIM_TimeBaseInit(GENERAL_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); /*--------------------輸出比較結構體初始化-------------------*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 配置為PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 輸出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 輸出通道電平極性配置 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 輸出比較通道 1 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR1; TIM_OC1Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 輸出比較通道 2 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR2; TIM_OC2Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 輸出比較通道 3 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR3; TIM_OC3Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 輸出比較通道 4 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR4; TIM_OC4Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable); // 使能計數器 TIM_Cmd(GENERAL_TIM, ENABLE); } 

調用函數GENERAL_TIM_Init()后，相應引腳就輸出PWM信號。

/** * @brief 通用定時器PWM輸出用到的GPIO和PWM模式初始化 * @param 無 * @retval 無 */ void GENERAL_TIM_Init(void) { GENERAL_TIM_GPIO_Config(); GENERAL_TIM_Mode_Config(); } 

高級定時器PWM輸入捕獲

輸入到高級定時器捕獲引腳的PWM信號，來自通用定時器的輸出。

宏定義里面，可以算出計數器的計數周期為T=72M/(1000*72)=1MS。

這是定時器在不溢出的情況下的最大計數周期，也就是說，周期小於1ms的PWM信號都可以被捕獲到。轉換成頻率就是能捕獲到的最小的頻率為1KHZ。

要根據捕獲的PWM信號，調節ADVANCE_TIM_PERIOD和ADVANCE_TIM_PSC這兩個宏。

#ifndef __BSP_ADVANCETIME_H #define __BSP_ADVANCETIME_H #include "stm32f10x.h" /************高級定時器TIM參數定義，只限TIM1和TIM8************/ // 當使用不同的定時器的時候，對應的GPIO是不一樣的，這點要注意 // 這里我們使用高級控制定時器TIM1 #define ADVANCE_TIM TIM1 #define ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define ADVANCE_TIM_CLK RCC_APB2Periph_TIM1 // 輸入捕獲能捕獲到的最小的頻率為 72M/{ (ARR+1)*(PSC+1) } #define ADVANCE_TIM_PERIOD (1000-1) #define ADVANCE_TIM_PSC (72-1) // 中斷相關宏定義 #define ADVANCE_TIM_IRQ TIM1_CC_IRQn #define ADVANCE_TIM_IRQHandler TIM1_CC_IRQHandler // TIM1 輸入捕獲通道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 /**************************函數聲明********************************/ void ADVANCE_TIM_Init(void); #endif /* __BSP_ADVANCETIME_H */ 

高級定時器PWM輸入模式：

ADVANCE_TIM_Mode_Config()函數中初始化了兩個結構體。

TIM_TimeBaseInitTypeDef，時基結構體，用於定時器基礎參數設置。

TIM_OCInitTypeDef，輸出比較結構體，用於輸出比較模式。

PWM輸入模式，只能使用通道1和通道2。

使用通道1，即TI1，輸入的PWM信號被分成兩路，分別是TI1FP1和TI1FP2，兩路都可以是觸發信號。

選擇TI1FP1為觸發信號，IC1捕獲到的是PWM信號的周期，IC2捕獲到的是占空比。

這種輸入通道TI和捕獲通道IC的映射關系叫直連，輸入捕獲結構體TIM_ICSelection配置為TIM_ICSelection_DirectTI。

選擇TI1FP2為觸發信號，則IC2捕獲到的是周期，IC1捕獲到的是占空比。

這種輸入通道TI和捕獲通道IC的映射關系叫非直連，輸入捕獲結構體的TIM_ICSelection要配置為TIM_ICSelection_IndirectTI。

輸入通道TI和捕獲通道IC的具體映射關系有直連和非直連兩種。

/** * @brief 高級定時器PWM輸入初始化和用到的GPIO初始化 * @param 無 * @retval 無 */ static void ADVANCE_TIM_Mode_Config(void) { // 開啟定時器時鍾,即內部時鍾CK_INT=72M ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE); /*--------------------時基結構體初始化-------------------------*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 自動重裝載寄存器的值，累計TIM_Period+1個頻率后產生一個更新或者中斷 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=ADVANCE_TIM_PERIOD; // 驅動CNT計數器的時鍾 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= ADVANCE_TIM_PSC; // 時鍾分頻因子 ，配置死區時間時需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 計數器計數模式，設置為向上計數 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重復計數器的值，沒用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定時器 TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); /*--------------------輸入捕獲結構體初始化-------------------*/ // 使用PWM輸入模式時，需要占用兩個捕獲寄存器，一個測周期，另外一個測占空比 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; // 捕獲通道IC1配置 // 選擇捕獲通道 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL; // 設置捕獲的邊沿 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 設置捕獲通道的信號來自於哪個輸入通道，有直連和非直連兩種 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 1分頻，即捕獲信號的每個有效邊沿都捕獲 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不濾波 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; // 初始化PWM輸入模式 TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure); // 當工作做PWM輸入模式時,只需要設置觸發信號的那一路即可（用於測量周期） // 另外一路（用於測量占空比）會由硬件自帶設置，不需要再配置 // 捕獲通道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); // 選擇輸入捕獲的觸發信號 TIM_SelectInputTrigger(ADVANCE_TIM, TIM_TS_TI1FP1); // 選擇從模式: 復位模式 // PWM輸入模式時,從模式必須工作在復位模式，當捕獲開始時,計數器CNT會被復位 TIM_SelectSlaveMode(ADVANCE_TIM, TIM_SlaveMode_Reset); TIM_SelectMasterSlaveMode(ADVANCE_TIM,TIM_MasterSlaveMode_Enable); // 使能捕獲中斷,這個中斷針對的是主捕獲通道（測量周期那個） TIM_ITConfig(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1, ENABLE); // 清除中斷標志位 TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1); // 使能高級控制定時器，計數器開始計數 TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE); } 

高級定時器中斷優先級：只有一個中斷源，優先級可以隨便配置

// 中斷相關宏定義 #define ADVANCE_TIM_IRQ TIM1_CC_IRQn #define ADVANCE_TIM_IRQHandler TIM1_CC_IRQHandler 

/** * @brief 高級控制定時器 TIMx,x[1,8]中斷優先級配置 * @param 無 * @retval 無 */ static void ADVANCE_TIM_NVIC_Config(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 設置中斷組為0 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); // 設置中斷來源 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADVANCE_TIM_IRQ; // 設置搶占優先級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 設置子優先級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } 

高級定時器中斷服務函數：

捕獲到PWM信號的第一個上升沿時，產生中斷，計數器被復位，鎖存到捕獲寄存器IC1和IC2的值都為0。

下降沿到來時，IC2會捕獲，對應的是占空比，會產生中斷。

當捕獲到第二個上升沿時，IC1會捕獲，對應的是周期，再次進入中斷。

可以根據IC1和IC2的值計算出頻率和占空比。

中斷復位函數中，獲取輸入捕獲寄存器CCR1和CCR2寄存器中的值。

CCR1的值不為0，說明有效捕獲到了一個周期，然后計算出頻率和占空比。

計算時，CCR1和CCR2的值都必須加1，因為計數器從0開始計數。

/* * 如果是第一個上升沿中斷，計數器會被復位，鎖存到CCR1寄存器的值是0，CCR2寄存器的值也是0 * 無法計算頻率和占空比。當第二次上升沿到來的時候，CCR1和CCR2捕獲到的才是有效的值。其中 * CCR1對應的是周期，CCR2對應的是占空比。 */ void ADVANCE_TIM_IRQHandler(void) { /* 清除中斷標志位 */ TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1); /* 獲取輸入捕獲值 */ IC1Value = TIM_GetCapture1(ADVANCE_TIM); IC2Value = TIM_GetCapture2(ADVANCE_TIM); // 注意：捕獲寄存器CCR1和CCR2的值在計算占空比和頻率的時候必須加1 if (IC1Value != 0) { /* 占空比計算 */ DutyCycle = (float)((IC2Value+1) * 100) / (IC1Value+1); /* 頻率計算 */ Frequency = (72000000/(ADVANCE_TIM_PSC+1))/(float)(IC1Value+1); printf("占空比：%0.2f%% 頻率：%0.2fHz\n",DutyCycle,Frequency); } else { DutyCycle = 0; Frequency = 0; } } 

main

通用定時器初始化完之后，輸出PWM信號，高級定時器初始化完之后，捕獲通用定時器輸出的PWM信號。

通用定時器TIM3的通道1，PA6，用於輸出PWM信號。

高級控制定時器TIM1的通道1，PA8，用於PWM輸入捕獲。

用杜邦線短接PA6和PA8，用USB線連電腦，打開串口調試助手，可以看到捕獲到的PWM信號的頻率和占空比。

同時，可以通過仿真模擬的方法看到PA6，輸出的信號波形。

// TIM—高級定時器-PWM輸入捕獲應用，通用定時器產生PWM波，高級定時器則捕獲這個PWM，並測量周期和占空比 #include "stm32f10x.h" #include "bsp_led.h" #include "bsp_AdvanceTim.h" #include "bsp_GeneralTim.h" #include "bsp_usart.h" /** * @brief 主函數 * @param 無 * @retval 無 */ int main(void) { /* 串口初始化 */ USART_Config(); /* 通用定時器初始化，用於生成PWM信號 */ GENERAL_TIM_Init(); /* 高級定時器初始化 ，用戶捕獲PWM信號*/ ADVANCE_TIM_Init(); while(1) { } }