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输入捕获(铁头山羊)
输入捕获基本原理
- 捕获对象：输入捕获可测量外部输入信号时间参数，信号由上升沿和下降沿组成。
工作方式：输入捕获电路捕捉信号变化，触发 CCX 事件，将计数器 CNT 值拍照保存到 CCR 寄存器，据此计算信号时间参数。
实例讲解：以测量脉冲信号脉宽为例，配置定时器，接入信号到通道一和通道二，分别捕捉上升沿和下降沿，计算脉宽。
输入捕获内部电路
总体结构：定时器有四个通道，通道一和通道 2、通道 3 和通道 4 内部结构一样，选取部分通道分析内部结构。
输入滤波：位于电路特定位置，用于滤除输入信号上的细小毛刺，得到相对纯净信号。
边沿检测：由边沿检测电路和复用器组成，可检测输入信号变化边沿，输出上升沿和下降沿信号。
信号选择：是一个复用器，有 TRC（从模式控制器信号）、直接和间接三路输入，常用直接和间接，可实现通道间信号交叉引用，节省引脚。
- 分频器：位于电路特定部分，分频系数可设为一分频、二分频、四分频或八分频，设置不同分频系数影响触发事件和拍照动作频率，一般选一分频 。比如下图，一分频就是出现一个上升沿信号，触发事件，进行拍照。
输入捕获（江协）
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
- 输入捕获基本概念
- 定义与电路位置：输入捕获英文缩写 IC，全称 input capture，在定时器整体结构图中位于左边，右边是输出比较部分。
- 资源共用情况：四个输入捕获和输出比较通道共用四个 CCR 寄存器，CH1 到 CH4 四个通道引脚也共用，同一个定时器中输入捕获和输出比较只能用其一。
- 功能描述：输入捕获模式下，通道输入引脚出现指定电平跳变（上升沿或下降沿）时，当前 CNT 的值会锁存到 CCR 中。
- 作用：可测量 PWM 波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数。
频率测量
- 频率测量方法
- 测频法：在闸门时间 t（通常为1s，因为频率的定义就是1s内周期的个数就是频率） 内对上升沿（或下降沿）计数得到 n，待测信号频率 FX = n /t ，适合测量高频信号，测量结果更新慢、数值相对稳定，自带均值滤波。
- 测周法：在两个上升沿内，以标准频率 FC 计数得到 n，则频率 FX = FC /n ，适合测量低频信号，更新快、数据跳变快，结果受噪声影响波动大。
- 中介频率：测频法与测周法误差相等的频率点，公式为 FM = √(FC /t) ，当待测信号频率小于中介频率时，测周法误差更小；大于中介频率时，测频法误差更小。（测频法和测周法都有 ±1的误差，因为结束或者开始的时候，不一定就是一个完整周期的开始或者结束） 公式是通过测频法公式中的N等于测周法公式中的N,求解除频率点。
输入捕获通道
输入捕获电路结构
1. 引脚与异或门设计
- 引脚功能：CH1~CH4 为输入引脚，可通过数据选择器配置为 “独立输入” 或 “异或输入”。
- 异或门作用
- 用于三相无刷电机驱动，检测三个霍尔传感器的电平组合，控制换向逻辑。
- 三个引脚任意一个电平翻转，异或门输出翻转，可简化电机位置检测电路。
2. 输入滤波器与边沿检测器
- 滤波器
- 功能：滤除高频毛刺信号，通过配置 CCMR1 寄存器的 ICF 位设置采样频率与滤波长度（连续 n 个相同电平才触发输出跳变）。
- 参数逻辑：采样频率越低、滤波长度 n 越大，抗噪能力越强。
- 边沿检测器
- 支持上升沿 / 下降沿触发，通过 CCER 寄存器配置触发极性。
- 双路设计：每个通道支持两路独立滤波与极性选择（如 TI1FP1 和 TI1FP2），可交叉连接至不同捕获单元，灵活适配 PWM1 模式。
3. 预分频器与捕获事件
- 预分频器：通过 CCMR1 寄存器的 PSC 位配置分频系数（1/2/4/8 分频），降低触发信号频率，避免高频信号导致捕获溢出。
- 捕获事件
- 触发时 CNT 值锁存至 CCR，并在状态寄存器（SR）置位标志位（CCxIF），可配置为产生中断（软件干预）或直接硬件操作。
- 触发时 CNT 值锁存至 CCR，并在状态寄存器（SR）置位标志位（CCxIF），可配置为产生中断（软件干预）或直接硬件操作。
主从触发模式
模式组成与功能
- 主模式：定时器作为 “主设备”，通过 TRGO 引脚输出内部信号（如更新事件、比较事件），触发其他外设（如另一个定时器）。
- 从模式：定时器作为 “从设备”，接收外部信号（如 TRGI 引脚输入）或内部信号，控制自身运行（如复位 CNT、启动计数）。
- 触发源选择：指定从模式的触发信号（如输入捕获触发信号 TI1FP1）。
2. 硬件自动化应用：CNT 自动清零
- 场景：测周法中，每次捕获上升沿后需清零 CNT，以测量下一个周期。
- 配置步骤
- 触发源选择：选中输入捕获触发信号（如 TI1FP1）。
- 从模式操作：配置为 “复位模式”，触发时自动清零 CNT。
- 优势：无需软件中断干预，完全由硬件完成捕获与清零，减轻 CPU 负担。
输入捕获结构
单通道测频法（测周法实现）
// IC 模块主要代码
#include "stm32f10x.h" // Device header
void Ic_Init(void)
{
//配置GPIo口 查看引脚 对应GPIo PA6
//配置GPIO口 定时器3的通道一 的gpio引脚映射是gpioA6
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//查看Io配置 需要将io口配置为
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
//配置时基单元 使用定时器3的通道一进行配置输入捕获 定时器2用于产生PWM信号了
//定时器3在总线1上
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
//配置时钟选择模式为 内部时钟模式
TIM_InternalClockConfig(TIM3);
//配置时基单元结构体
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
//滤波的原理是固定f的频率下进行猜样，如果连续N个采样点都相同就说明输入稳定，
//如果不相同就说明不稳定就会进行处理，f的来源有两个 内部时钟直接而来，一个就是经过分频器分频来
//所以和时基单元关系不大
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
//这里要配置 1KHZ 占空比为50% 频率为1%的PWM波形
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 65535-1; // ARR
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1; // PSC
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);
//配置 输入捕获单元
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF;
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStruct);
//配置触发源选择
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
//开始时钟使能
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}
uint32_t IC_GetFreq(void)
{
return 100000 / TIM_GetCapture1(TIM3);
}
PWMI基本结构
