1.TIM输入捕获

1.1 基本概念

IC（Input Capture）输入捕获

输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道

可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比

可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

1.2 频率测量

2 基本结构

2.1 输入捕获通道

主从触发模式:

2.2 输入捕获基本结构

时基单元配置好，启动定时器，CNT就会在预分频之后的这个时钟驱动下，不断自增，（CNT：测周法用来计数的东西）经过预分频之后的时钟频率，就是驱动CNT的标准频率fc（标准频率 = 72M / 预分频系数），之后，下面输入捕获通道1 的GPIO后，输入一个如图的方波信号，经过滤波器和边沿检测，选择TI1FP1设置为上升沿触发，之后选择直连的通道，分频器为不分频，当TI1FP1出现上升沿之后，CNT的当前计数值转运到CCR1里，同时触发源选择，选中TI1FP1为触发信号，从模式选择复位操作，这样TI1FP1的上升沿就会沿着上面的这一路去触发CNT清零（当然是先转运CNT的值到CCR中，在触发从模式给CNT清零，或者是非阻塞的同时转移，CNT的值转移到CCR，同时0转移到CNT里面去，总之，不会是先清零，再捕获，要不捕获的肯定是0）
电路工作时，CCR1的值始终保持为最新一个周期的计数值（N），计算频率只需要fc / N
ARR最大为65535，CNT最大65535

2.3 PWMI基本结构

TI1FP2，配置为下降沿触发，通过交叉通道去触发通道2 的捕获单元
使用两个通道来捕获频率和占空比
- CCR1：一整个周期的计数值
- CCR2：高电平期间的计数值
- 占空比：CCR2 / CCR1
- 具体步骤
  
  第一步，RCC开启时钟，把GPIO和TIM的时钟打开
  
  第二步，GPIO初始化，把GPIO配置成输入模式，一般选择上拉输入或者浮空输入模式
  
  第三步，配置时基单元，让CNT计数器在内部时钟的驱动下自增运行
  
  第四步，配置输入捕获单元，包括滤波器、极性、直连通道还是交又通道、分频器这些参数
  
  第五步，选择从模式的触发源，触发源选择为TI1FP1，这里调用一个库函数，给一个参数就行了
  
  第六步，选择触发之后执行的操作，执行Reset操作，这里也是调用一个库函数

3.实操

3.1 库函数

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
//用结构体配置输入捕获单元（单一配置一个通道）
void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
//把外设电路结构配置为PWMI模式
//用结构体配置输入捕获单元 （快速配置两个通道）
void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
//给输入捕获结构体赋一个初始值
void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);
//选择主模式输出的触发源
//选择输出触发源TRGO
void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);
//选择从模式输出的触发源
//选择输出触发源TRGI
void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);
//选择从模式
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);
//分别单独配置通道1、2、3、4的分频器
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);
//分别读取1、2、3、4通道的CCR

3.2 实验现象

3.3 代码

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void IC_Init(void)
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    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);
    
    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;        //ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;        //PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//用结构体配置输入捕获单元（单一配置一个通道）
    
    TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);//选择从模式输出的触发源
    TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//选择从模式
    
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
    return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);//分别读取1通道的CCR,标准频率=72M/预分频系数psc，频率=fc/N
}

main.c

#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) / 100
    PWM_SetCompare1(50);                //Duty = CCR / 100
    
    while (1)
    {
        OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);
    }
}

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void)
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
//    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);
//    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;        //GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;        //ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;        //PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;        //CCR
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);
}

void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler)
{
    TIM_PrescalerConfig(TIM2, Prescaler, TIM_PSCReloadMode_Immediate);
}