输入捕获模式测频率PWM输入模式（PWMI）测占空比

2024-02-17 22:52
文章标签 模式 输入 捕获 频率 pwm 占空比 pwmi

本文主要是介绍输入捕获模式测频率PWM输入模式（PWMI）测占空比，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、概念介绍

输出比较：

比较电路输入的CNT、CCR大小关系 ，在通道引脚输出高低电平

二、*频率知识、测量方法补充 *

N/fc得到标准频率的时长，也就是待测频率的周期

测频法代码实现：修改对射式红外传感器计次（上升沿计次）、定时器外部时钟（1s中断） 

测频法：定时器中断，并记录捕获次数；测周法：捕获中断，并记录定时器次数。

三、输入捕获电路分析如何实现测周法：

异或门其实还是为三相无刷电机服务，三个霍尔传感器检测转子位置，根据转子位置进行换相，在前三个通道接上霍尔传感器，这个定时器就作为无刷电机的接口定时器，去驱动换相电路工作

输入滤波器：避免毛刺

3.1设计成交叉状的目的：

TI1FP1(TI1 Filter Polarity 1) -->IC1<--TI2FP1

TI1FP2-->IC2<--TI2FP2

（1）灵活切换后续捕获电路输入 CH1变成CH2   即一个通道切换两个引脚

（2）把一个引脚的输入，同时映射到两个捕获单元（PWMI模式经典结构） 即两个捕获单元捕获一个引脚

举例：

第一个捕获通道？TI1FP1上升沿触发，用来捕获周期

第二个捕获通道TI1FP2下降沿触发，用来捕获占空比

两个通道同时对一个引脚进行捕获

3.2预分频器（测周法实现）&捕获中断

*设置上升沿触发，分频后的触发信号每来一次，CNT就会向CCR转运一次，又因为CNT是内部的标准时钟驱动的，CNT数值就可以记录两个上升沿之间的时间间隔，也就是周期，取倒数得到频率

上升沿用于触发输入捕获，CNT用于计数计时

捕获中断：同时产生捕获事件，这个事件在状态寄存器置标志位，同时也可以产生中断

3.3应用场景：超声波模块检测电路

3.4细节问题

每次捕获后，把CNT清零，这样下次上升沿再捕获，取出的CNT 才是两个上升沿的时间间隔

用主从触发模式自动完成

四、电路执行细节

 注意：

CNT的值是有上限的（65535=ARRmax），若信号频率太低，CNT计数值会溢出

 从模式的触发源选择：TI1FP1 TI2FP2没有3,4 想用从模式自动清零CNT,只能用通道1和通道2，对于通道3和通道4只能开启捕获中断，手动清零

-->Q:能否外部中断？ AS:概念不清，外部中断那是CPU了啊，这里是硬件映射主模式，然后配置从模式

 也可以捕获第二个引脚：TI2FP1 TI2FP2

五、函数学习


/*****初始化输入捕获单元******/
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);//只配置一个通道void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);//配置两个通道（PWMI模式）/*****给输入捕获结构体赋初值*****/
void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);*****************************选择从模式*********************************/*****选择从模式输入触发源*****/void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);
/*****选择主模式输出触发源*****/
void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);
/*****选择从模式*****/
void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);/*****配置分频器*****/ 
结构体里也能配置，一个效果void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC2Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC3Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC4Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);/*****读取CRR*****/
输入捕获模式下只读，输出比较只写（TIM_SetComparex），函数是不一样的
uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture2(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture3(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture4(TIM_TypeDef* TIMx);

Q&AnS

为什么ARR要大一些？

-->防止N过大计数溢出，为了防止cnt到了某个值就重装了

psc也不能给的太小，防止测量的信号频率过低，导致计数器溢出

注意：

1.滤波器 VS分频器

滤波器计次不会改变信号原有频率，因为滤波器采样频率远远高于信号频率，只会滤除高频噪声，使信号更平滑

分频器对信号本身计次，会改变频率

这里用上升沿触发归零，后边用下降沿不触发归零，两个值一减就是占空比。归零一次是一个周期，从0开始计高电平方便得出占空比，不然还得用1再减一下

2.Fc = 72MHz/(psc+1)

 六、输入捕获模式测频率代码分析

main.c 

为什么PWM那里还是 720-1 IC却要改72-1？

#include "stm32f10x.h"    // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{OLED_Init();PWM_Init();IC_Init();OLED_ShowString(1,1,"Freq:00000Hz");PWM_SetPreScaler(720-1);             //Freq= 72M / (PSC+1) / 100PWM_SetCompare1(50);                 //Duty = CRR / 100while(1){OLED_ShowNum(1,6,IC_GetFreq(),5);}}

IC.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid IC_Init(void)
{/*****STEP1 开启时钟*****/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//TIM2要输出PWM 换成3捕获RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//TIM3_CH1 在PA6口/*****STEP2 配置GPIO*****/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);/*****STEP3 配置时基单元*****/	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;//ARRTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1 ;//PSC 1MHzTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);/*****STEP 4 输入捕获配置*****/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;                     //选择通道TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;                      //配置滤波器参数，数值越大过滤效果越好TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;          //极性选择TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                 //分频器TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;     //配置数据选择器TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);/*****STEP 5 配置主从触发模式 *****/TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1);         //触发源选择TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset);     //配置从模式/*****STEP6 启动定时器*****/TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / TIM_GetCapture1(TIM3);      //Fc = 72MHz/(psc+1)
}

现象

10001Hz 

原因：

计数到1000Hz那个数信号刚好跳变，导致数没记上

有朋友说是因为：读取的是N，但实际上计了N+1个数，因为计数器CNT是从0开始计的，所以这里要加一，错，自行探讨

改进：
uint32_t IC_GetFreq(void)
{
    return 1000000 /（ TIM_GetCapture1(TIM3)+1）;      //Fc = 72MHz/(psc+1)
}

七、PWMI测占空比代码分析

与上一个代码不同的地方：

1.输入捕获初始化需要升级：

两个通达捕获同一个引脚，比较朴素的想法就是再定义一遍结构体参数

通道1 直连输入，上升沿触发 通道2 交叉输入（通道2相当于通道1 的交叉输入结果）下降沿触发

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;                     //选择通道TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;                      //配置滤波器参数，数值越大过滤效果越好TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;          //极性选择TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                 //分频器TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI;     //配置数据选择器TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);

简单的办法 （只支持通道1、2之间）：

	TIM_PWMIConfig(TIM3,&TIM_ICInitStructure);    //自动把剩下的通道配置成相反的配置

2.占空比函数

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

3.main变动

/***main 变动***/
OLED_ShowString(2,1,"Duty:00%");/***while 变动***/
OLED_ShowNum(2,6,IC_GetDuty(),2);

八、探究测频率性能

测频率范围 

fc 1MHz Nmax = 65535  最低频率是15Hz左右

要是再想降最低频率限制，PSC加大（这里fc=72M/(PSC+1)就是1M，当fc越小，能够测量的信号频率就越小，所以你要想测频率更小的信号，就可以减小fc,也就是增大PSC值）

频率上限，就是标准频率了，再高，没法测，误差（正负一误差=1/计数值）大，提高上限就要降低PSC或者尝试测频法

这篇关于输入捕获模式测频率PWM输入模式（PWMI）测占空比的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/719228。

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