STM32F4_TIM輸入波形捕獲 （脈沖頻率、占空比）

Ⅰ、概述

本文基于上一篇文章“TIM輸入波形捕獲（脈沖頻率）”的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，上一篇文章主要是捕獲波形的頻率，本文主要拓展捕獲波形的占空比。

筆者實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法和上一篇文章一樣，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)，通過(guò)串口發(fā)送頻率和占空比到上位機(jī)（上位機(jī)串口助手顯示其數(shù)值）。（沒有信號(hào)發(fā)生器的朋友可以結(jié)合上一篇文章PWM輸出做信號(hào)源；在同一塊板子上也可以使用不同定時(shí)器，將PWM輸出引腳接在捕獲輸入引腳）

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：不同頻率的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象請(qǐng)看上一篇文章（該文章提供的工程筆者也是進(jìn)行了大量不同頻率的測(cè)試，誤差在幾Hz屬正常范圍）。

1000Hz、20% - 80%占空比現(xiàn)象：

1000Hz、51% - 58%占空比現(xiàn)象：

關(guān)于本文的更多詳情請(qǐng)往下看。

Ⅱ、實(shí)例工程下載

筆者針對(duì)于初學(xué)者提供的例程都是去掉了許多不必要的功能，精簡(jiǎn)了官方的代碼，對(duì)初學(xué)者一看就明白，以簡(jiǎn)單明了的工程供大家學(xué)習(xí)。

筆者提供的實(shí)例工程都是在板子上經(jīng)過(guò)多次測(cè)試并沒有問(wèn)題才上傳至360云盤，歡迎下載測(cè)試、參照學(xué)習(xí)。

提供下載的軟件工程是STM32F417的，但F4其他型號(hào)也適用（適用F4其他型號(hào)：關(guān)注微信，回復(fù)“修改型號(hào)”）。

STM32F4_TIM輸入波形捕獲（脈沖頻率、占空比）實(shí)例：

https://yunpan.cn/cB2iknrjczWXe 訪問(wèn)密碼 764c

STM32F4資料：

https://yunpan.cn/cR2pxqF5x2d9c 訪問(wèn)密碼 53e7

Ⅲ、原理描述

筆者將捕獲PWM波形簡(jiǎn)單畫了一個(gè)示意圖：

從上面的示意圖可以看得出來(lái)我們需要捕獲三個(gè)值（兩個(gè)上升沿和中間的下降沿）。兩個(gè)上升沿用于計(jì)算一個(gè)波形的周期（也就是可以計(jì)算其頻率），因?yàn)椴东@的“周期差值”就是脈沖數(shù)，而通過(guò)配置，我們可以知道每一個(gè)脈沖數(shù)的時(shí)間，這樣就知道整個(gè)“周期差值”的時(shí)間。得到了“占空比差值”和“周期差值”，波形的占空比就得到了。

筆者將TIM分為三大塊：時(shí)基部分、比較輸出和輸入捕獲，請(qǐng)看下面截圖“通用TIM框圖”。

前面的文章已經(jīng)將“時(shí)基部分”的一些基礎(chǔ)知識(shí)講述過(guò)了，“時(shí)基部分”的功能是比較有用的，它除了可以用來(lái)延時(shí)（定時(shí)）之外，它還可以拿來(lái)觸發(fā)其他一些功能，如：觸發(fā)DA轉(zhuǎn)換、AD采集等。

上一篇文章講述的就是圖中比較輸出部分，比較輸出部分功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

該文主要講述“輸入捕獲”部分，這部分輸入的通道1與2、通道3與4可以相互協(xié)作。該文只使用了TIM5的通道3，捕獲輸入信號(hào)頻率。

通用TIM框圖:

上面兩圖截取“STM32F4x5、x7參考手冊(cè)”建議下載手冊(cè)參看。

Ⅳ、源代碼分析

筆者以F4標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)（同時(shí)也建議初學(xué)者使用官方的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)）為基礎(chǔ)建立的工程，主要以庫(kù)的方式來(lái)講述。

源代碼很多地方都是和上一篇文章源代碼相同，只修改了幾個(gè)地方（其實(shí)主要就是增加了一路捕獲占空比相關(guān)的配置）：輸入引腳的配置、TIM捕獲配置及其中斷、中斷函數(shù)處理、主函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

RCC、NVIC等這些容易忘記配置的地方都一樣。

1.TIM輸入捕獲引腳配置

該函數(shù)位于timer.c文件下面；

主要增加了一路引腳。

注意2點(diǎn)：

A.引腳與通道對(duì)應(yīng)：這個(gè)需要參看“數(shù)據(jù)手冊(cè)”，該文TIM5通道3對(duì)應(yīng)的引腳就是PA2.

B.復(fù)用配置：GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2, GPIO_AF_TIM5);

這個(gè)地方對(duì)于F1轉(zhuǎn)F0、F4等的朋友需要注意，更加芯片系列及庫(kù)的不同，他們之間存在一定的差異。

2.TIM輸入捕獲配置

該函數(shù)位于timer.c文件下面；

“時(shí)基部分”是在前面兩篇文章講述過(guò)的，這里主要對(duì)“輸入捕獲”部分理解，主要5個(gè)參數(shù)：

捕獲通道：就是我們捕獲的通道；

捕獲極性：就是我們捕獲脈沖的高還是低電平；

捕獲選擇：是直接捕獲該通道，還是上面說(shuō)的1，2通道協(xié)助捕獲；

捕獲分頻：對(duì)捕獲的脈沖分頻；

捕獲濾波：過(guò)濾掉波形；

3.計(jì)算捕獲波形頻率原理

該函數(shù)位于stm32f4xx_it.c文件下面；

該函數(shù)是TIM捕獲波形的中斷函數(shù)，同一個(gè)（TIM5）中斷入口，有兩個(gè)通道通道，也是計(jì)算頻率和占空比重要的函數(shù)；

結(jié)合原理描述中“示意圖”可以知道，我們需要捕獲3個(gè)值：V0、V2和V1。

V0和V2是在通道3捕獲:

capture_value0 = (uint32_t)(TIM5->CCR3);

capture_value2 = (uint32_t)(TIM5->CCR3);

V1在通道4捕獲:
capture_value1 = (uint32_t)(TIM5->CCR4);

其中有一個(gè)標(biāo)志位flag_capture是用于標(biāo)志我們捕獲的狀態(tài)，我們捕獲了V0將flag_capture= 1就是告訴程序我們要捕獲V1 和 V2的值了。