STM32-输入捕获

目录输入捕获测量频率的方法主从触发模式一、输入捕获测频率程序注意事项二、PWMI模式测频率和占空比程序注意事项三、编码器测速程序注意事项输入捕获定义输入捕获模式下当通道输入引脚出现指定跳变时当前CNT的值会被锁存到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有四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模式实现硬件全自动测量。测量频率的方法测量频率的方法有两种测频法、测周法测频法主要适用于测量高频信号测周法主要用于测量低频信号中界频率用来区分用来区分用哪种方法进行测量。主从触发模式主从触发模式可以通过对触发源的选择当程序中触发源触发时从模式中会执行对应配置的操作。一、输入捕获测频率这里使用测周法测频率使用输入捕获测在标准频率下一个周期的计数值进而计算出所测频率。由于没有信号发生器所以本实验生成一段PWM波形用PA0口输出至配置为输入捕获的PA6口在进行测频率。程序先对PWM模块进行编写PWM.c文件#include stm32f10x.h // Device header void PWM_Init(void)//对PWM进行初始化配置 { RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE); TIM_InternalClockConfig(TIM2); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitSTruct; GPIO_InitSTruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitSTruct.GPIO_Pin GPIO_Pin_0; GPIO_InitSTruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init (GPIOA ,GPIO_InitSTruct); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period 100 - 1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler 720 - 1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2,TIM_TimeBaseInitStructer); TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructer; TIM_OCStructInit(TIM_OCInitStructer); TIM_OCInitStructer.TIM_OCMode TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructer.TIM_OCPolarity TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructer.TIM_OutputState TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructer.TIM_Pulse 0; TIM_OC1Init(TIM2,TIM_OCInitStructer); TIM_Cmd(TIM2 ,ENABLE); } //对CCR的值进行设定调节占空比 void PWM_SetCompare(uint16_t Compare) { TIM_SetCompare1 (TIM2 ,Compare); } //对预分频值进行设置调节PWM的频率 void Set_Prescaler(uint16_t Prescaler) { TIM_PrescalerConfig(TIM2,Prescaler,TIM_PSCReloadMode_Immediate); }PWM.c文件#ifndef _PWM_H #define _PWM_H void PWM_Init(void); void PWM_SetCompare(uint16_t Compare); void Set_Prescaler(uint16_t Prescaler); #endif再对输入捕获模块进行编写IC.c文件#include stm32f10x.h // Device header void IC_Init(void) { //打开时钟使能TIM3 RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM3 ,ENABLE); //打开时钟使能GPIOA RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE); //选择内部时钟源 TIM_InternalClockConfig(TIM3 ); //对PA6进行配置这里配置的时上拉输入模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer; GPIO_InitStructer.GPIO_Mode GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructer.GPIO_Pin GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructer.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA ,GPIO_InitStructer); //对时基单元进行配置这里需要将预重装值拉到最大65536-1 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructer; TIM_InitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_InitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_InitStructer.TIM_Period 65536-1; TIM_InitStructer.TIM_Prescaler 72-1; TIM_InitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3 ,TIM_InitStructer); //对输入捕获单元进行初始化配置 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructer; TIM_ICInitStructer.TIM_Channel TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructer.TIM_ICFilter 0xF; TIM_ICInitStructer.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStructer.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStructer.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInit(TIM3,TIM_ICInitStructer); //触发源选择 TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1); //对从模式进行配置 TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset); //打开定时器TIM3 TIM_Cmd (TIM3,ENABLE); }IC.h文件#ifndef _IC_H #define _IC_H void IC_Init(void ); #endif最后在主函数中调用各模块函数实现测频率main.c文件#include stm32f10x.h // Device header #include OLED.h #include PWM.h #include IC.h int main(void) { OLED_Init(); PWM_Init(); IC_Init ();//初始化各个模块 Set_Prescaler(720-1); //72M /(PSC1) /100 //这个值必须要给占空比默认为0方波未生成 PWM_SetCompare(50); //CCR / ARR1 OLED_ShowString (1,1,Freq:00000Hz);//显示提示字符串 while(1) { //标准频率72M / 72 1M标准频率 / 计数值 要测的频率 OLED_ShowNum (1,6,1000000/TIM_GetCapture1(TIM3),5); } }最终效果生成的PWM频率为1000Hz,最终测出频率为1001Hz,有1Hz的误差。注意事项可以手动消除这个误差将计数值加一在进行计算需要记住输入捕获的触发源选择是TIM_TS_TI1FP1从模式配置Resret二、PWMI模式测频率和占空比输入捕获模式下的通道一和通道二可以交叉输出或者直接输出可以使两个通道的输入捕获值输出到同一个输出通道上本实验就是TIM3通道一测频率TIM3通道二测占空比将两个的捕获结果都输出到TIM3通道一。程序先对PWM模块进行编写PWM.c文件#include stm32f10x.h // Device header void PWM_Init(void)//对PWM进行初始化配置 { RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE); TIM_InternalClockConfig(TIM2); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitSTruct; GPIO_InitSTruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitSTruct.GPIO_Pin GPIO_Pin_0; GPIO_InitSTruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init (GPIOA ,GPIO_InitSTruct); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period 100 - 1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler 720 - 1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2,TIM_TimeBaseInitStructer); TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructer; TIM_OCStructInit(TIM_OCInitStructer); TIM_OCInitStructer.TIM_OCMode TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructer.TIM_OCPolarity TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructer.TIM_OutputState TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructer.TIM_Pulse 0; TIM_OC1Init(TIM2,TIM_OCInitStructer); TIM_Cmd(TIM2 ,ENABLE); } //对CCR的值进行设定调节占空比 void PWM_SetCompare(uint16_t Compare) { TIM_SetCompare1 (TIM2 ,Compare); } //对预分频值进行设置调节PWM的频率 void Set_Prescaler(uint16_t Prescaler) { TIM_PrescalerConfig(TIM2,Prescaler,TIM_PSCReloadMode_Immediate); }PWM.h文件#ifndef _PWM_H #define _PWM_H void PWM_Init(void); void PWM_SetCompare(uint16_t Compare); void Set_Prescaler(uint16_t Prescaler); #endif再对输入捕获模块进行编写IC.c文件#include stm32f10x.h // Device header void IC_Init(void) { //打开时钟使能TIM3 RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM3 ,ENABLE); //打开时钟使能GPIOA RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE); //选择内部时钟源 TIM_InternalClockConfig(TIM3 ); //对PA6进行配置这里配置的时上拉输入模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer; GPIO_InitStructer.GPIO_Mode GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructer.GPIO_Pin GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructer.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA ,GPIO_InitStructer); //对时基单元进行配置这里需要将预重装值拉到最大65536-1 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructer; TIM_InitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_InitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_InitStructer.TIM_Period 65536-1; TIM_InitStructer.TIM_Prescaler 72-1; TIM_InitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3 ,TIM_InitStructer); //对输入捕获单元进行初始化配置 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructer; TIM_ICInitStructer.TIM_Channel TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructer.TIM_ICFilter 0xF; TIM_ICInitStructer.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStructer.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStructer.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInit(TIM3,TIM_ICInitStructer); //使用PWMI对TIM3通道二进行配置 TIM_PWMIConfig(TIM3,TIM_ICInitStructer); //下面注释掉的这部分代码能实现的就是PWMI模式的功能 // TIM_ICInitStructer.TIM_Channel TIM_Channel_2; // TIM_ICInitStructer.TIM_ICFilter 0xF; // TIM_ICInitStructer.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Falling; // TIM_ICInitStructer.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; // TIM_ICInitStructer.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_IndirectTI ; // TIM_ICInit(TIM3,TIM_ICInitStructer); //触发源选择 TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1); //对从模式进行配置 TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset); //打开定时器TIM3 TIM_Cmd (TIM3,ENABLE); }IC.h文件#ifndef _IC_H #define _IC_H void IC_Init(void ); #endif最后在主函数中调用各个模块函数实现PWMI模式下同时测频率和占空比main.c文件#include stm32f10x.h // Device header #include OLED.h #include PWM.h #include IC.h int main(void) { OLED_Init(); PWM_Init(); IC_Init ();//初始化各个模块 Set_Prescaler(720-1);//72M /(PSC1) /100 PWM_SetCompare(50);//CCR / ARR1 //这个值必须要给占空比默认为0方波未生成 OLED_ShowString (1,1,Freq:00000Hz);//显示提示字符串 OLED_ShowString (2,1,Duty:000%); while(1) { //显示所测频率 OLED_ShowNum (1,6,1000000/(TIM_GetCapture1(TIM3)1),5); //显示所测占空比 OLED_ShowNum (2,6,(TIM_GetCapture2(TIM3)1)*100/(TIM_GetCapture1(TIM3)1),3); } }最终效果测出频率为1000Hz;占空比为50%注意事项输入捕获默认是从上升沿开始捕获TIM3通道1从一个上升沿测到下一个上升沿测的是一个周期的计数值TIM3通道2从一个上升沿测到下一个下降沿测的是一个脉冲宽度的计数值占空比的计算用通道2计数值 / 通道1计数值三、编码器测速编码器接口可接收增量正交编码器的信号根据编码器旋转产生的正交信号脉冲自动控制CNT的自增或者自减从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度。每个高级定时器和通用定时器都有一个编码器接口两个输入引脚借用了输入捕获的通道一和通道二。上面两个图分别是正转反转时A、B两相的状态和在不同有效边沿模式下如何计数的具体情况。上图为编码器基本结构图。程序先对定时器中断进行编写Timer.c文件定时1s#include stm32f10x.h // Device header void Timer_Init(void) { RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE); TIM_InternalClockConfig(TIM2); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeInitStructer; TIM_TimeInitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeInitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeInitStructer.TIM_Period 10000 - 1; TIM_TimeInitStructer.TIM_Prescaler 7200 - 1; TIM_TimeInitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2,TIM_TimeInitStructer); TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructer; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannel TIM2_IRQn; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelCmd ENABLE; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 1; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelSubPriority 1; NVIC_Init (NVIC_InitStructer); TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); } //void TIM2_IRQHandler(void) //{ // if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) SET ) // { // // } // TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); //}Timer.h文件#ifndef _TIMER_H_ #define _TIMER_H_ void Timer_Init(void); #endif在对编码器接口部分进行编写Encoder.c文件:#include stm32f10x.h // Device header void Encoder_Init(void) { //打开时钟使能TIM3 RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM3 ,ENABLE); //打开时钟使能GPIOA RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE); //对PA6、PA7进行初始化配置 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer; GPIO_InitStructer.GPIO_Mode GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructer.GPIO_PinGPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructer.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA ,GPIO_InitStructer); //对时基单元进行初始化配置需要将ARR拉到最大65536-1 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period 65536 - 1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler 1-1; TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_RepetitionCounter 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3 ,TIM_TimeBaseInitStructer); //对输入捕获通道1进行初始化配置 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructer; TIM_ICStructInit(TIM_ICInitStructer);//对所有参数赋一个自定值 TIM_ICInitStructer.TIM_Channel TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructer.TIM_ICFilter 0xF; TIM_ICInit(TIM3 ,TIM_ICInitStructer); //对输入捕获通道2进行初始化配置 TIM_ICInitStructer.TIM_Channel TIM_Channel_2; TIM_ICInitStructer.TIM_ICFilter 0xF; TIM_ICInit(TIM3 ,TIM_ICInitStructer); //对编码器接口进行配置这里的第二个参数是选择编码器工作模式 TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3,TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising); //打开定时器TIM3 TIM_Cmd (TIM3,ENABLE ); } //用于读取编码器的速度 int16_t Get_count(void ) { int16_t tmp TIM_GetCounter(TIM3); TIM_SetCounter (TIM3,0); return tmp ; }Encoder.h文件#ifndef _ENCODER_H #define _ENCODER_H void Encoder_Init(void ); int16_t Get_count(void ); #endif最后在主函数中调用各个模块的函数实现编码器测速的功能main.c文件#include stm32f10x.h // Device header #include OLED.h #include Timer.h #include Encoder.h int16_t num;//定义一个变量用于存储编码器测出的速度 int main(void) { OLED_Init(); Timer_Init(); Encoder_Init ();//各模块初始化 OLED_ShowString (1,1,CNT:);//显示提示字符串 while(1) { OLED_ShowSignedNum (1,5,num,5);//显示编码器实时速度有符号数 } } //定时器中断服务函数定时1s进入中断 void TIM2_IRQHandler(void) { if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) SET ) { num Get_count ();//每一秒进入中断读取编码器速度值 } TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); }最终效果旋转编码器旋钮向左速度为负值向右速度为正值停止旋转速度变为0能够实时显示编码器。注意事项想要显示编码器的位置就直接读取CNT中的计数值不用清零想要是编码器的方向相反可以在代码中改变极性也可以直接交换硬件中A、B两相的连线编码器配置输入捕获通道时有许多参数用不到可以先使用函数对其所有参数赋一个自定义值。