STM32的定时器--输入捕捉模式
2016-10-18 10:53
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STM32的定时器--输入捕捉模式
调试STM32的定时器好几天了，也算是对STM32的定时器有了点清楚的认识了。我需要测量4路信号的频率然后通过DMA将信号的频率传输到存储器区域，手册说的很明白每个定时器有4个独立通道。然后我就想能不能将这4路信号都连接到一个定时器的4个通道上去。理论上应该是行的通的。刚开始俺使用的是TIM2的1 2 3通道，TIM4的2通道来进行频率的测量。由于没有频率发生器，所以我用tim3作为信号源，用TIM2，TIM4来进行测量就ok了。
请看一开始的程序，以TIM2的1，3通道为例子：
TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择通道1
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 通道方向选择
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //每次检测到捕获输入就触发一次捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3; //选择通道3
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //每次检测到捕获输入就触发一次捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
这个是输入捕获配置
还需要做的工作就是（参考stm32参考手册的TIM的结构框图）：
/* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 【输入触发源选择】*/
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI1FP1); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
/* Enable the Master/Slave Mode */
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
//主从模式选择
这样我们就可以很轻松的就得到了 连接在TIM2的通道1上的信号的频率，但是3通道的频率的值永远都是跳动的不准，测试了半天也没有找到根本原因，请看TIM的结构框图的一部分
红色箭头所指，这才找到原因，触发的信号源只有这四种，而通道3上的计数器的值不可能在接受到信号的上升沿时候，有复位这个动作，找到原因了。这就是3通道上的数据不停跳动的原因，要想的到信号的频率也是有办法的，可以取连续两次捕捉的值之差，这个值就是信号的周期，自己根据实际情况去算频率吧。
有以上可以得到：
stm32的TIM的四个通道可以同时配置成输入捕捉模式，但是计算CH3，CH4信号的频率步骤有点繁琐（取前后捕捉的差值），但是他的CH1，和CH2可以轻松得到:
通道1
/* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 【输入触发源选择】*/
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI1FP1); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
TIMx->CRR1的值即为信号的周期
通道2：
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
TIMx->CRR2的值即为信号的周期
笔记记得不是太好，还希望对调试这部分的朋友有所帮助！
------------------------===================================================================================
一、概念理解
PWM输入捕获模式是输入捕获模式的特例，自己理解如下
1. 每个定时器有四个输入捕获通道IC1、IC2、IC3、IC4。且IC1 IC2一组，IC3 IC4一组。并且可是设置管脚和寄存器的对应关系。
2. 同一个TIx输入映射了两个ICx信号。
3. 这两个ICx信号分别在相反的极性边沿有效。
4. 两个边沿信号中的一个被选为触发信号，并且从模式控制器被设置成复位模式。
5. 当触发信号来临时，被设置成触发输入信号的捕获寄存器，捕获“一个PWM周期（即连续的两个上升沿或下降沿）”，它等于包含TIM
时钟周期的个数（即捕获寄存器中捕获的为TIM的计数个数n）。
6. 同样另一个捕获通道捕获触发信号和下一个相反极性的边沿信号的计数个数m，即（即高电平的周期或低电平的周期）
7. 由此可以计算出PWM的时钟周期和占空比了
frequency=f（TIM时钟频率）/n。
duty cycle=（高电平计数个数/n），
若m为高电平计数个数，则duty cycle=m/n
若m为高电平计数个数，则duty cycle=（n-m）/n
注：因为计数器为16位，所以一个周期最多技术65535个，所以测得的 最小频率= TIM时钟频率/65535。
二、程序设计与分析
1. 程序概述：选择TIM3作为PWM输入捕获。IC2设置为上升沿，并设置为有效的触发输入信号。所以IC2的捕获寄存器捕获PWM周期，
IC1的捕获寄存器捕获PWM的高电平周期。
2.程序代码如下：
/* TIM3 clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟配置
/* GPIOA clock enable */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
/* TIM3 channel 2 pin (PA.01) configuration */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //GPIO配置
PIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* Enable the TIM3 global Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //NVIC配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/*TIM配置*/
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //通道选择
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿触发
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //管脚与寄存器对应关系
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //输入预分频。意思是控制在多少个输入周期做一次捕获，如果
//输入的信号频率没有变，测得的周期也不会变。比如选择4分频，则每四个输入周期才做一次捕获，这样在输入信号变化不频繁的情况下，
//可以减少软件被不断中断的次数。
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //滤波设置，经历几个周期跳变认定波形稳定0x0～0xF
TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure); //根据参数配置TIM外设信息
/* Select the TIM3 Input Trigger: TI2FP2 */
TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI2FP2); //选择IC2为始终触发源
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//TIM从模式：触发信号的上升沿重新初始化计数器和触发寄存器的更新事件
/* Enable the Master/Slave Mode */
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable); //启动定时器的被动触发
/* TIM enable counter */
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //启动TIM2
/* Enable the CC2 Interrupt Request */
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE); //打开中断
中断处理函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
/* Clear TIM3 Capture compare interrupt pending bit */
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2); //清楚TIM的中断待处理位
/* Get the Input Capture value */
IC2Value = TIM_GetCapture2(TIM3); //读取IC2捕获寄存器的值，即为PWM周期的计数值
if (IC2Value != 0)
{
/* Duty cycle computation */
DutyCycle = (TIM_GetCapture1(TIM3) * 100) / IC2Value; //读取IC1捕获寄存器的值，并计算占空比
/* Frequency computation */
Frequency = 72000000 / IC2Value; //计算PWM频率。
}
else
{
DutyCycle = 0;
Frequency = 0;
}
}
注（一）：若想改变测量的PWM频率范围，可将TIM时钟频率做分频处理
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; //周期0～FFFF
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 5; //时钟分频，分频数为5+1即6分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //时钟分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);//基本初始化
注注（二）：定时器TIM的倍频器X1或X2。在APB分频为1时，倍频值为1，否则为2。
===================================================================================
与输入捕获不同的是PWM输入模式会将同一个输入信号（TI1或TI2）连接到两个捕获装置（IC1和IC2）。这两个捕获装置一个捕获上升沿一个捕获下降沿。TI1FP1、TI2FP2它们中的一个被选择为触发输入且从模式控制器被配置为复位模式。
调试STM32的定时器好几天了，也算是对STM32的定时器有了点清楚的认识了。我需要测量4路信号的频率然后通过DMA将信号的频率传输到存储器区域，手册说的很明白每个定时器有4个独立通道。然后我就想能不能将这4路信号都连接到一个定时器的4个通道上去。理论上应该是行的通的。刚开始俺使用的是TIM2的1 2 3通道，TIM4的2通道来进行频率的测量。由于没有频率发生器，所以我用tim3作为信号源，用TIM2，TIM4来进行测量就ok了。
请看一开始的程序，以TIM2的1，3通道为例子：
TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择通道1
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 通道方向选择
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //每次检测到捕获输入就触发一次捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3; //选择通道3
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //每次检测到捕获输入就触发一次捕获
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
这个是输入捕获配置
还需要做的工作就是（参考stm32参考手册的TIM的结构框图）：
/* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 【输入触发源选择】*/
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI1FP1); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
/* Enable the Master/Slave Mode */
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
//主从模式选择
这样我们就可以很轻松的就得到了 连接在TIM2的通道1上的信号的频率，但是3通道的频率的值永远都是跳动的不准，测试了半天也没有找到根本原因，请看TIM的结构框图的一部分
红色箭头所指，这才找到原因，触发的信号源只有这四种，而通道3上的计数器的值不可能在接受到信号的上升沿时候，有复位这个动作，找到原因了。这就是3通道上的数据不停跳动的原因，要想的到信号的频率也是有办法的，可以取连续两次捕捉的值之差，这个值就是信号的周期，自己根据实际情况去算频率吧。
有以上可以得到：
stm32的TIM的四个通道可以同时配置成输入捕捉模式，但是计算CH3，CH4信号的频率步骤有点繁琐（取前后捕捉的差值），但是他的CH1，和CH2可以轻松得到:
通道1
/* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 【输入触发源选择】*/
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI1FP1); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
TIMx->CRR1的值即为信号的周期
通道2：
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2); //参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset); //复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号
TIMx->CRR2的值即为信号的周期
笔记记得不是太好，还希望对调试这部分的朋友有所帮助！
------------------------===================================================================================
一、概念理解
PWM输入捕获模式是输入捕获模式的特例，自己理解如下
1. 每个定时器有四个输入捕获通道IC1、IC2、IC3、IC4。且IC1 IC2一组，IC3 IC4一组。并且可是设置管脚和寄存器的对应关系。
2. 同一个TIx输入映射了两个ICx信号。
3. 这两个ICx信号分别在相反的极性边沿有效。
4. 两个边沿信号中的一个被选为触发信号，并且从模式控制器被设置成复位模式。
5. 当触发信号来临时，被设置成触发输入信号的捕获寄存器，捕获“一个PWM周期（即连续的两个上升沿或下降沿）”，它等于包含TIM
时钟周期的个数（即捕获寄存器中捕获的为TIM的计数个数n）。
6. 同样另一个捕获通道捕获触发信号和下一个相反极性的边沿信号的计数个数m，即（即高电平的周期或低电平的周期）
7. 由此可以计算出PWM的时钟周期和占空比了
frequency=f（TIM时钟频率）/n。
duty cycle=（高电平计数个数/n），
若m为高电平计数个数，则duty cycle=m/n
若m为高电平计数个数，则duty cycle=（n-m）/n
注：因为计数器为16位，所以一个周期最多技术65535个，所以测得的 最小频率= TIM时钟频率/65535。
二、程序设计与分析
1. 程序概述：选择TIM3作为PWM输入捕获。IC2设置为上升沿，并设置为有效的触发输入信号。所以IC2的捕获寄存器捕获PWM周期，
IC1的捕获寄存器捕获PWM的高电平周期。
2.程序代码如下：
/* TIM3 clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟配置
/* GPIOA clock enable */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
/* TIM3 channel 2 pin (PA.01) configuration */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //GPIO配置
PIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* Enable the TIM3 global Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //NVIC配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/*TIM配置*/
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //通道选择
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿触发
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //管脚与寄存器对应关系
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //输入预分频。意思是控制在多少个输入周期做一次捕获，如果
//输入的信号频率没有变，测得的周期也不会变。比如选择4分频，则每四个输入周期才做一次捕获，这样在输入信号变化不频繁的情况下，
//可以减少软件被不断中断的次数。
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //滤波设置，经历几个周期跳变认定波形稳定0x0～0xF
TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure); //根据参数配置TIM外设信息
/* Select the TIM3 Input Trigger: TI2FP2 */
TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI2FP2); //选择IC2为始终触发源
/* Select the slave Mode: Reset Mode */
TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//TIM从模式：触发信号的上升沿重新初始化计数器和触发寄存器的更新事件
/* Enable the Master/Slave Mode */
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable); //启动定时器的被动触发
/* TIM enable counter */
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //启动TIM2
/* Enable the CC2 Interrupt Request */
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE); //打开中断
中断处理函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
/* Clear TIM3 Capture compare interrupt pending bit */
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2); //清楚TIM的中断待处理位
/* Get the Input Capture value */
IC2Value = TIM_GetCapture2(TIM3); //读取IC2捕获寄存器的值，即为PWM周期的计数值
if (IC2Value != 0)
{
/* Duty cycle computation */
DutyCycle = (TIM_GetCapture1(TIM3) * 100) / IC2Value; //读取IC1捕获寄存器的值，并计算占空比
/* Frequency computation */
Frequency = 72000000 / IC2Value; //计算PWM频率。
}
else
{
DutyCycle = 0;
Frequency = 0;
}
}
注（一）：若想改变测量的PWM频率范围，可将TIM时钟频率做分频处理
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; //周期0～FFFF
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 5; //时钟分频，分频数为5+1即6分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //时钟分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);//基本初始化
注注（二）：定时器TIM的倍频器X1或X2。在APB分频为1时，倍频值为1，否则为2。
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TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset); 这个是配置为PWM输入主从复位模式，就是每次输入端有效电平变化的时候定时器计数器就会硬件上置0
与输入捕获不同的是PWM输入模式会将同一个输入信号（TI1或TI2）连接到两个捕获装置（IC1和IC2）。这两个捕获装置一个捕获上升沿一个捕获下降沿。TI1FP1、TI2FP2它们中的一个被选择为触发输入且从模式控制器被配置为复位模式。
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