STM32F1与STM32CubeIDE快速入门-定时器输入捕获模式(Input Capture Mode)实现频率计数

定时器输入捕获模式(Input Capture Mode)

1、定时器输入捕获模式介绍

在本文中，将介绍输入捕捉模式下的定时器模块操作。 如何配置定时器以在输入捕捉模式下运行。 以及如何启用其中一个输入捕捉通道在上升沿捕捉外部信号（使用NE555作为输入信号源），构建一个简单的频率计数器应用程序。

正如我们在之前的文章中所介绍的，定时器模块可以运行多种模式，其中一种是输入捕捉模式。 每当输入捕捉通道引脚上发生特殊事件时，定时器从内部源获取时钟，并捕捉其当前值并将其保存到输入捕捉寄存器。 下面简要介绍 STM32 定时器模块中的捕获比较通道。 另请注意，每个定时器模块都有多个（输入捕获/比较输出）通道（3、4、6 或数据表中的任何内容）。
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1.1 STM32 定时器—捕捉/比较通道

每个捕捉/比较通道都围绕一个捕捉/比较寄存器（包括一个影子寄存器）、一个用于捕捉的输入级（带有数字滤波器、多路复用和预分频器）和一个输出级（带有比较器和输出控制）构建。 输入级对相应的 TIx 输入进行采样以生成滤波信号 TIxF。 然后，具有极性选择功能的边沿检测器生成一个信号 (TIxFPx)，该信号可用作从模式控制器的触发输入或捕获命令。 它在捕获寄存器 (ICxPS) 之前预分频。如下图所示（捕获/比较通道输入级的示意图）：

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捕获/比较通道 1 全电路图如下：
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1.2 输入捕捉模式下的 STM32 定时器

在输入捕捉模式下，捕捉/比较寄存器 (TIMx_CCRx) 用于在相应 ICx 信号检测到转换后锁存计数器的值。 当发生捕捉时，相应的 CCXIF 标志（TIMx_SR 寄存器）被置位，如果使能，则可以发送中断或 DMA 请求。 如果在 CCxIF 标志已经为高电平时发生捕捉，则设置过度捕捉标志 CCxOF（TIMx_SR 寄存器）。 CCxIF 可通过软件将其写入 0 或读取存储在 TIMx_CCRx 寄存器中的捕获数据来清除。 CCxOF 在写入 0 时被清零。

2、输入捕捉模式频率计数器实现

2.1 频率计数器功能介绍

在这个实例中，将构建一个系统，在输入捕捉模式下使用定时器模块测量数字信号的频率。 系统将经历我选择命名它们的几个状态（空闲、完成）。 在 IDLE 状态下，系统准备使用在后台运行的 TIM2 捕获第一个时间戳，直到外部信号在 IC1 输入通道引脚上发生上升沿转换。

在第一个上升沿，timer2 的值被捕获到 CCR1 寄存器并触发中断。 在 ISR 中，我们将 CCR1 值保存到名为 T1 的变量中。 并且系统状态从 IDLE 变为 DONE，

在 DONE 状态下，系统将正常运行，直到 IC1 引脚再次出现上升沿。 因此，在 ISR 中，将捕获的值保存到 T2 变量中。 而测得的周期为（T2-T1），所以频率计算为（1/（T2-T1））。 然后，它使用 UART1 打印到串行端口。 最后系统状态再次翻转为IDLE，整个过程重复。
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值得注意的一点是，TIM2 在第二个上升沿到来之前很容易溢出。 这在频谱的低端尤其重要，因为测量的是长周期的低频。 因此，还必须启用 TIM2 溢出中断，并且我们将跟踪自从我们保存了 T1 值以来发生了多少溢出。 所以 OVF_Count 添加到 T2 值，每个溢出占 65536 个滴答。

2.2 设置

工程创建、芯片时钟设置使用最高频率72MHz，具体如何设置，请参考前面文章。本功能的定时器设置如下：

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并开户定时器的中断功能：

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保存并生成代码。

2.3 代码实现

1）基本定义

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#define IDLE 0
#define DONE 1
#define F\_CLK 72000000UL

volatile uint8\_t gu8_State = IDLE;
volatile uint8\_t gu8_MSG[20] = { 0 };
volatile uint32\_t gu32_T1 = 0;
volatile uint32\_t gu32_T2 = 0;
volatile uint32\_t gu32_Ticks = 0;
volatile uint16\_t gu16_TIM2_OVC = 0;
volatile uint32\_t gu32_Freq = 0;

2）定时器输入捕捉回调实现

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void HAL\_TIM\_IC\_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef \*htim) {
	if (gu8_State == IDLE) {
		gu32_T1 = TIM2->CCR1;
		gu16_TIM2_OVC = 0;
		gu8_State = DONE;
	} else if (gu8_State == DONE) {
		gu32_T2 = TIM2->CCR1;
		gu32_Ticks = (gu32_T2 + (gu16_TIM2_OVC \* 65536)) - gu32_T1;
		gu32_Freq = (uint32\_t) (F_CLK / gu32_Ticks);
		memset(gu8_MSG,0,35);
		if (gu32_Freq != 0) {
			sprintf(gu8_MSG, "Frequency = %lu Hz\r\n", gu32_Freq);
			HAL\_UART\_Transmit(&huart1, gu8_MSG, sizeof(gu8_MSG), 100);
		}
		gu8_State = IDLE;
	}
}

// 滴答计数
void HAL\_TIM\_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef \*htim) {
	gu16_TIM2_OVC++;
}

最后在main.c中添加如下代码：

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int main(void) {
	/\* USER CODE BEGIN 1 \*/

	/\* USER CODE END 1 \*/

	/\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

	/\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
	HAL\_Init();

	/\* USER CODE BEGIN Init \*/

	/\* USER CODE END Init \*/

	/\* Configure the system clock \*/
	SystemClock\_Config();

	/\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

	/\* USER CODE END SysInit \*/

	/\* Initialize all configured peripherals \*/
	MX\_GPIO\_Init();
	MX\_TIM2\_Init();
	MX\_USART1\_UART\_Init();
	/\* USER CODE BEGIN 2 \*/
	// 启动定时器
	HAL\_TIM\_IC\_Start\_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
	/\* USER CODE END 2 \*/

	/\* Infinite loop \*/
	/\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
	while (1) {
		/\* USER CODE END WHILE \*/

		/\* USER CODE BEGIN 3 \*/
	}
	/\* USER CODE END 3 \*/
}

2.4 运行结果

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本次实例使用的信号生成器为NE555模块，对频率计数不做精度控制。

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/123383529