32单片机基础：输入捕获测频率

news2024/10/1 5:34:47

 接线图如下图所示：

我们复制之前写过的代码6-3 PWM驱动LED呼吸灯

在PWM模块中，执行的逻辑是，初始化TIM2的通道1，产生一个PWM波形，输出引脚是PA0，通过SetCompare1的函数，可以调节CCR1寄存器的值，从而控制PWM的占空比。目前PWM的频率是在初始化里面写好了的，是固定的，运行时调节不太方便，所以我们在最后加一个函数，用来快捷调节PWM的频率。

我们知道PWM频率=更新频率=72M/(PSC+1)/(ARR+1)所以PSC和ARR都可以调节频率，但是占空比等于CRR/(ARR+1),所以通过ARR调节频率，还同时会影响到占空比，而通过PSC调节频率，不会影响占空比，显然比较方便，所以我们计划是，固定ARR为100-1.通过调节PSC来改变PWM频率，另外，ARR为100-1，CCR的数值直接就是占空比

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode); 

这个函数就是单独写入PSC的函数

我们写一个函数单独改变PSC的值。

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

在主函数写入这些代码，就可以输出频率为1Khz,占空比为50%的波形了

    PWM_SetPrescaler(720-1);    //Freq=72M/(PSC+1)/(ARR+1)
	PWM_SetCompare1(50);         //Duty=CCR/(ARR+1)

建立输入捕获的.c,.h文件

首先对IC（输入捕获）初始化，怎么初始化呢？目前我们需要配置电路连接成下图所示的这个样子

 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，一般选择上拉输入和浮空输入

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，直连通道还是交叉通道，分频器这些参数。用一个结构体就可以统一配置了。

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OK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就OK了。

最后，当这些电路都配置好了，调用TIM_Cmd函数，开启定时器。

这样所有的电路就能配合起来，按照我们之前的要求工作了。当我们需要读取最新一个周期的频率时，直接读取CCR寄存器，然后按照fc/N,计算一下就行了。

我们了解一下需要的库函数：

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

这个是用结构体配置输入捕获单元的函数，另外注意，输入捕获和输出比较都有四个通道，ICInit是共用一个函数的，所以在结构体里会额外有一个参数，可以选择具体配置哪个通道。因为可能有交叉通道的配置，所以函数合在一起比较方便。

void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

这个函数与上一个函数类似。都是用于初始化输入捕获单元的，上一个函数只是单一的配置一个通道，而这个函数，可以快速配置两个通道，把外设电路结构配置成PWMI模式

void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

可以给输入捕获结构体赋一个初始值。

void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

选择输入触发源TRGI,对应下图所示：调用这个函数，就能选择从模式触发源了。

void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

选择输出触发源TRGO,对应下图所示，选择主模式的触发源

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);

分别读取四个通道的CCR,这四个函数和上面的SetCompare1,2,3,4是对应的，读写的都是CCR寄存器，输出比较模式下，CCR是只写的，要用SetCompare写入，输入捕获模式下，CCR是只读的，要用GetCapture读出， 

下面是输入捕获频率的代码：

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header              
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"

int main()
{
	
	OLED_Init();
	PWM_Init();
	IC_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"Freq:00000Hz");
	
    PWM_SetPrescaler(720-1);    //Freq=72M/(PSC+1)/(ARR+1)
	PWM_SetCompare1(50);         //Duty=CCR/(ARR+1)
	while(1)
	{
      OLED_ShowNum(1,6,IC_GetFreq(),5);
	}
}

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void)
{
	//时基单元的代码写过，我们找之前定时中断的代码复制一下
	 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); //打开时钟、
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	//重映射
	
//	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);//选择内部时钟
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//初始化时基单元
	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);
	
	//初始化输出比较单元
	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   等下再算
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	//通道已经初始化完成，在TIM2的OC1通道上就可以输出PWM波形了，这个波形借用GPIO口输出
	 
	 //初始化GPIO
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//启动定时器
}

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

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

PWM.h

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H

void PWM_Init(void);
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);
void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler);
#endif

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void IC_Init(void)
{
	//时基单元的代码写过，我们找之前定时中断的代码复制一下
	 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); //打开时钟、
	
	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_Pin_15
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	
    TIM_InternalClockConfig(TIM3);//选择内部时钟
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//初始化时基单元
	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);
	
	//初始化输入捕获单元
	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);
	
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset);
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000/ (TIM_GetCapture1(TIM3)+1);
}

IC.h

#ifndef __IC_H
#define __IC_H

void IC_Init(void);
uint32_t IC_GetFreq(void);
#endif

下面，我们讲解一下代码的操作步骤和逻辑。

开启时钟，配置GPIO，配置时基单元，TIM2输出PWM，TIM3输入捕获。GPIO的时钟。看一下引脚定义表，比如我选择TIM3的通道1，就是PA6,

配置好了之后，初始化输入捕获单元。在tim.h找相应的函数，

接下来找函数把主从模式配置好。

配置TRGI的触发源为TI1FP1.

开启时钟，

之后再写一个函数读取CCR进行计算。

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