STM32

发布于：2025-07-24 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0)

目录

#TIM输入捕获#

输入捕获简介

工作流程：

 频率测量 

用STM实现俩种测频率方法：

输入捕获通道

更详细的电路流程图：

1.输入信号源选择 (TI1, TI2)：

2.边沿极性选择与检测器：

3.输入滤波器 (Input Filter)：

4.预分频器 (Prescaler) / 捕获分频器：

5.最终捕获路径与寄存器：

6.其他重要连接：

主从触发模式

1.主模式选择：

2.从模式触发源可选择信号

3.触发从模式后执行的操作

4.补充外部时钟模式知识点:

一、 外部时钟模式1 (External Clock Mode 1)

二、 外部时钟模式2 (External Clock Mode 2)

三、 核心区别总结

输入捕获基本结构

输入捕获过程：

注意：

PWMI基本结构

输入捕获模式测频率

1.输入捕获初始化

2.初始化输入捕获单元

1.IC.c

2.IC.h

3.pwm.c(修改)

4.main.c

PWMI测量频率和占空比

1.IC.c代码改编

2.main.c

测评率的性能:

误差分析:

输入捕获预输出比较区别

简单类比：

#TIM输入捕获#

输入捕获简介

  • 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（上升沿/下降沿）时，当前CNT的值将被锁存到CCR中（将当前CNT的值读出来写道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（PWM输入模式，专门测量PWM频率和占空比），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
  • 结合PWMI模式和主从触发模式，测量频率占空比就是硬件全自动执行，需要测量时，直接读取CCR寄存器即可
  • 由于输入捕获的CH1~CH4四个通道引脚和CCR寄存器与输出比较通道共用，同一个定时器只能使用其中一个

输入捕获IC电路（四个通道）原理图中的位置👇

工作流程：

四个通道引脚（CH1~CH4）→三输入异或门（执行逻辑是当三个输入引脚的任何一个有电平翻转时，输出引脚就产生一次电平翻转），输入接在输入引脚123端口→数据选择器（往①走TIx为三个引脚异或值，往②走TIx为各个引脚的值）→输入滤波器（俩套）（对信号进行滤波，避免一些高频毛刺信号误触发）和边沿检测器（与外部中断一样，选择高/低电平触发，出现指定电平，边沿检测电路就会触发后续电路执行工作）（①一个滤波和极性选择得到TIxFP1-TIx Filter Polarity 1输入给通道1（IC1）的后续电路②另一个滤波和极性选择得到TIxFP2-Tix Filter Polarity 2输入给通道2（IC2）的后续电路）（TRC引脚也可作为捕获部分的输入，来源于外部时钟1）→（俩个通道的信号可以交叉-CH1引脚输入给通道2（IC2），CH2引脚输入给通道1（IC1）（目的：①灵活切换后续捕获电路的输入②一个引脚的输入同时映射到俩个捕获单元）TI1FP1上升沿触发，用来捕获周期；TI1FP1下降沿触发，用来捕获占空比，俩个通道同时对一个引脚进行捕获，就可以同时测量占空比和周期——PWMI模式）预分频器（对前面信号进行分频，触发捕获电路进行工作）→捕获/比较寄存器（来一个触发信号，CNT值向CCR转运一次，同时发生一个捕获事件，并在状态寄存器ICxPS置标志位和产生中断，如果需要在捕获的瞬间处理一些事情的话，就可以开启这个捕获中断。）

 频率测量 

图上是只有高低电平的数字信号，STM32只能测高电平3.3v，低电平0v的数字信号的频

若需要测量一个正弦波，加一个信号预处理电路（eg.运放搭一个比较器），将正弦波转换为数字信号，再输入给STM32；若测量信号的电压非常高，考虑用隔离放大器、电压互感器等元件，隔离高电压和低压端，保证电路安全

  • 测频法（高频信号）：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N（越大误差越小），则频率


测量这一块信号的频率，就可以制定一个闸门时间T，通常设置为一秒。

在一秒时间内对信号上升沿计次，从零开始计，每来一个上升沿计次加一，每来一个上升沿，其实就是来了一个周期的信号。所以在一秒时间内来了多少个周期，它的频率就是多少Hz，这符合频率的基本定义。频率的定义就是一秒内出现了多少个重复的周期。频率就是多少Hz。

测量结果更新慢，结果是一段时间的平均值，值比较平滑，会出现正负1误差（一个T内，测量的N不完整）

  • 测周法（低频信号）：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N ，则频率

测量时间的方法，实际上也是定时器计次，我们使用一个已知的标准频率fc的计次时钟来驱动计数器，从一个上升沿开始，从零开始一直计到下一个上升沿停止，计一个数的时间是1/fc，计N个数时间就是N/fc，N/fc就是周期，频率就是再取个倒数就得到了公式fx等于fc除以N。

测量结果更新快，只测量一个周期，就能出结果，但结果值会受噪声影响，波动比较大，会出现正负1误差（fc计次记到一半停止）

  • 中界频率（判断高低电频信号）：测频法与测周法误差相等的频率点（N相同时误差相同，N越大，正负1误差越小）

当待测信号频率小于中界频率时，测周法误差更小，选用测周法更合适。

当待测信号频率大于中界频率时，测频法误差更小，选用测频法更合适。

用STM实现俩种测频率方法：

①测频法：对射式红外传感器计次（每来一个上升沿计次+1）+定时器外部时钟（定一个1s的定时中断，在中断里，每隔1s取一下计次值，同时清0计次，为下一次做准备）=计数器读取的计次值为频率

②测周法：配置上升沿触发捕获，每来一个上升沿，CNT转运到CCR一次，由于CNT计数器由内部标准时钟驱动，即CNT的数值可以用来记录俩个上升沿之间的时间间隔（周期），取倒数为频率

（上升沿用于触发输入捕获，CNT用于计数计时，每来一个上升沿取下CNT的值自动存在CCR里，CCR捕获到的值就是计数值N。CNT的驱动时钟就是fc，fc/N就得到了待测信号的频率）

（每次捕获之后，CNT清零，下一次上升沿触发就是俩个上升沿之间的时间间隔；再一次捕获将CNT清零的步骤——主从触发模式自动完成）

测频法：定时器中断，并记录捕获次数；

测周法：捕获中断，并记录定时器次数。

输入捕获通道

TIMx_CCMR1中CC1E位：输入/捕获1输出使能 (Capture/Compare 1 output enable)

CC1通道配置为输出：

0： 关闭－ OC1禁止输出。

1： 开启－ OC1信号输出到对应的输出引脚。

 CC1通道配置为输入：

该位决定了计数器的值是否能捕获入TIMx_CCR1寄存器。

0：捕获禁止；

1：捕获使能。

更详细的电路流程图：

1.输入信号源选择 (TI1, TI2)：

TI1F (Filtered Timer Input 1): 这是通道1的主输入信号，通常直接连接到芯片的某个GPIO引脚（例如PA0对应TIM2_CH1, TIM5_CH1等）。这个信号直接来自外部世界（如PWM信号、编码器信号）。

TI2F (Filtered Timer Input 2): 这是通道2的主输入信号。它也能被路由到通道1的捕获路径上。

通过配置寄存器TIMx_CCMR1捕获模式寄存器1的位CC1S[1:0](Capture/Compare 1 Selection)，可以选择通道1的捕获信号源（TI1或者TI2）：

  • 00: 禁止捕获（通道配置为输出）
  • 01: 映射到TI1 (即TI1FP1或TI1FP2路径）
  • 10: 映射到TI2 (即TI2FP1或TI2FP2路径)
  • 11: 保留

2.边沿极性选择与检测器：

CC1P, CC1NP (Capture/Compare 1 Output Polarity, 输入捕获模式下实际控制输入极性)： 这两个位位于控制寄存TIMx_CCER捕获使能寄存器 (Capture/Compare Enable Register) 中。在输入捕获模式下：

CC1P: 控制TI1FP1和TI2FP1的有效边沿极性。（CC1通道配置输入）

  1. 0: 不反相，上升沿有效。
  2. 1: 反相，下降沿有效。

CC1NP: 控制TI1FP2和TI2FP2的有效边沿极性（主要用于PWM输入模式或双边沿捕获的特殊配置）。

  • 通俗讲： 这个选择器决定“通道1的耳朵”是听自己专用的引脚(TI1)，还是去听隔壁通道2的引脚(TI2)。

边沿检测器 (Edge Detector)： 这个硬件模块根据CC1P和CC1NP的设置，检测输入信号上发生的有效边沿。

当检测到TI1FP1上的有效边沿（由CC1P决定是上升沿还是下降沿）时，它会输出一个内部捕获触发信号 (TRC - Trigger for Capture)。

图中标注了TI1FP1_Rising和TI1FP1_Falling，表示检测器能识别这两种边沿，但哪个有效由CC1P控制。

  • 作用： 告诉系统“什么类型的信号跳变才算数”。你想在信号变高时捕获？还是变低时捕获？还是两者都要（双边沿）？就是这里配置。
  • 通俗讲： CC1P/CC1NP是“开关”，决定检测器是响应“上台阶”(上升沿)还是“下台阶”(下降沿)。检测器就是“眼睛”，盯着信号看有没有发生指定的跳变。

3.输入滤波器 (Input Filter)：

        IC1F[3:0]输入捕获1滤波器  (Input Capture 1 Filter)： 这些位位于配置寄存器TIMx_CCMR1中。它控制滤波器的采样频率和次数。

滤波器 (Filter) / 向下计数器 (Down Counter)： 这是一个数字滤波器，用于消除信号上的噪声（毛刺）。在实际应用中，如果波形噪声大，参数设置大一些，可以过滤噪声。

它的工作方式：

  1. 系统时钟(f_CK_INT)经过一个预分频器(图中未明确标出，通常由TIMx_CR1的CKD[1:0]控制)得到采样时钟f_DTS。
  2. 滤波器配置N个采样点（N由IC1F[3:0]的值决定，可以是1, 2, 4, 8...）。
  3. 当输入信号发生变化时，滤波器会用f_DTS频率连续采样N次。
  4. 只有连续N次采样到的电平都一致，滤波器才认为这是一个有效的电平变化，并输出这个新的稳定电平给后面的边沿检测器。否则，输出保持原电平不变。
  • 作用： 抗抖动！ 比如按钮按下时会产生多次快速跳变的毛刺信号，滤波器能确保只有稳定、持续一段时间的电平变化才被认为是真正的边沿事件，避免误触发捕获。
  • 通俗讲： 滤波器就像一个“防抖小卫士”。信号跳一下它不立刻相信，要连续看好几眼(N次)，确认信号真的稳定在新状态了，才报告给后面的“眼睛”(边沿检测器)。

4.预分频器 (Prescaler) / 捕获分频器：

IC1PSC[1:0] (Input Capture 1 Prescaler)： 这些位位于配置寄存器TIMx_CCMR1中。

分频器 (Divider)： 这个硬件模块位于边沿检测器之后、捕获动作之前。它对有效的捕获触发信号(TRC) 进行分频。可配置的分频比：

  • 00: 不分频。每个有效边沿都触发捕获。
  • 01: 2分频。每2个有效边沿触发一次捕获。
  • 10: 4分频。每4个有效边沿触发一次捕获。
  • 11: 8分频。每8个有效边沿触发一次捕获。
  • 作用： 降低捕获事件的频率。当你只关心信号的周期（需要连续2个上升沿）或者频率很高导致CPU处理不过来中断时，这个分频器非常有用。例如，配置为2分频(01)时，第一个上升沿到来它忽略，第二个上升沿到来它才真正发出捕获命令，这样捕获到的时间差就是信号的一个完整周期。
  • 通俗讲： 这个分频器是“事件选择器”。它可以让捕获通道“偷点懒”，比如设定“每隔两次有效跳变我才记录一次时间”。

5.最终捕获路径与寄存器：

IC1 (Input Capture 1 to Register)： 这是经过滤波器、边沿检测器、预分频器处理后的最终捕获信号。当这个信号有效（一个被允许的、有效的边沿事件）时，就会触发核心的捕获动作。

捕获动作： 在IC1信号有效的瞬间，硬件会自动将当前定时器计数器TIMx_CNT的值复制（锁存） 到捕获/比较寄存器TIMx_CCR1中。这个动作是硬件完成的，速度极快，保证了时间的精确性。

TIMx_CCR1 (Capture/Compare Register 1)： 这就是存放捕获结果的“宝箱”！捕获发生后，你需要读取这个寄存器来获取事件发生时的精确时间点（TIMx_CNT的值）。

6.其他重要连接：

  • TRC (Trigger for Capture)： 如前所述，这是边沿检测器输出的内部触发信号。它不仅通向通道1的预分频器，还会被送到从模式控制器 (Slave Mode Controller)。
  • 从模式控制器 (Slave Mode Controller)： 这个强大的模块可以接收各种触发源（包括TRC），并根据配置控制定时器的工作模式（如复位计数器、启动/停止计数器、启动注入通道转换等）。例如，在PWM输入模式下，就利用TRC（来自第一个通道的边沿）复位计数器，然后捕获第二个通道的边沿来测量周期和占空比。
  • TI1F_ED (TI1 Filtered Edge Detection)： 这是TI1F信号经过滤波器后，直接进行双边沿检测的输出。它不受CC1P/CC1NP控制，只要TI1F上发生任何有效的边沿（上升或下降），它都会输出一个脉冲。这个信号主要用作从模式控制器的触发源(TRGI)，尤其是在需要双边沿触发的应用（如某些编码器模式）中。

每捕获一次CNT的值，都要把CNT清零一下，以便于下一次的捕获。在这里硬件电路就可以在捕获之后自动完成CNT的清零工作。

自动清零CNT方式：

TI1FP1信号和TI1的边沿信号TI1F_ED都可以通向从模式控制器。

比如TI1FP1信号的上升沿触发捕获，同时TI1FP1还可以触发从模式。这个从模式里面就有电路，可以自动完成CNT的清零。

主从触发模式

主从触发模式就是主模式，从模式和触发源选择这三个功能的简称。

主模式：将定时器内部的信号映射到TRGO引脚，触发别的外设

从模式：接收其他外设或者自身外设的一些信号，控制自身定时器的运行（被别的信号控制）

触发源选择：选择从模式的触发信号源（可认为从模式的一部分），选择指定的一个信号，得到TRGI，去触发从模式。

若想完成TI1FP1信号自动触发CNT清零，触发源选择就可以选中TI1FP1，从模式执行操作Reset。

1.主模式选择：

若想完成定时器的级联，可选择定时器主模式，输出更新信号到TRGO，另一个定时器选择上一个定时器触发从模式，从模式选择执行外部时钟模式1的操作，可实现定时器级联。

主模式还可以选择复位、使能、比较脉冲和四个OCREF信号作为TRGO的输出。

2.从模式触发源可选择信号

3.触发从模式后执行的操作

4.补充外部时钟模式知识点:

一、 外部时钟模式1 (External Clock Mode 1)

  1. 原理:

    • 模式1主要利用定时器的输入捕获通道1 (TI1) 或 输入捕获通道2 (TI2) 来获取外部时钟信号。

    • 外部信号连接到配置为输入的 TIMx_CH1 或 TIMx_CH2 引脚。

    • 信号首先经过输入滤波器和边沿检测器。

    • 然后，信号被送到一个触发控制器(Trigger Controller)。

    • 触发控制器的输出 (TRGI) 被用作从模式控制器 (Slave Mode Controller) 的触发输入。

    • 在模式1中，从模式控制器被配置为 “外部时钟模式1” (External Clock Mode 1)。

    • 最终，这个处理后的信号就成为了定时器计数器 (CNT) 的时钟源 (CK_CNT)。计数器会在选定边沿（上升沿、下降沿或双边沿）到来时递增或递减。

  2. 信号路径:

    外部信号 -> TIMx_CH1/TIMx_CH2 引脚 -> 输入滤波器 -> 边沿检测器 -> 触发控制器 (TRGI) -> 从模式控制器 (配置为 ECE=1, SMS=111) -> CK_PSC -> CK_CNT (计数器时钟)

  3. 特征:

    • 信号源： 只能来自 TIMx_CH1 或 TIMx_CH2 引脚。

    • 边沿选择： 可以配置为上升沿、下降沿或双边沿计数。这通过捕获/比较模式寄存器 TIMx_CCMR1 中对应通道的 CCxS (选择输入源) 和 ICxP/ICxNP (选择极性) 位，以及从模式控制寄存器 TIMx_SMCR 中的 ETF (滤波器) 和 ETP (极性) 位间接影响。

    • 滤波： 可以配置输入滤波器 (TIMx_CCMR1 中的 ICxF 位) 来消除信号抖动。

    • 分频： 外部时钟信号在进入计数器之前，仍然会经过定时器的预分频器 (PSC)。预分频器设置 (TIMx_PSC) 决定了多少个外部时钟边沿才使计数器增加1。

    • 应用： 非常适合用于频率测量、脉冲计数等场景，因为它直接利用捕获通道，便于后续的捕获功能配合使用。

二、 外部时钟模式2 (External Clock Mode 2)

  1. 原理:

    • 模式2使用一个专门的输入引脚：外部触发输入 (ETR)。

    • 外部信号连接到 TIMx_ETR 引脚。

    • 信号首先经过一个可配置的外部触发极性控制器 (ETP) 和 外部触发预分频器 (ETPS) 以及 外部触发滤波器 (ETF)。

    • 经过这些处理后的信号 (ETRP) 直接作为定时器计数器 (CNT) 的时钟源 (CK_CNT)。它不经过从模式控制器。

    • 同时，模式2需要使能外部时钟模式2功能。这通过设置 TIMx_SMCR 寄存器中的 ECE (External Clock Enable) 位为 1 来实现。

  2. 信号路径:

    外部信号 -> TIMx_ETR 引脚 -> 极性控制器 (ETP) -> 预分频器 (ETPS) -> 滤波器 (ETF) -> ETRP -> CK_PSC -> CK_CNT (计数器时钟)
↑
(需要 TIMx_SMCR.ECE = 1)

  3. 特征:

    • 专用引脚： 必须使用 TIMx_ETR 引脚。每个定时器通常只有一个ETR引脚。

    • 独立路径： 时钟信号处理路径独立于输入捕获通道和从模式控制器。

    • 内置预分频器： 模式2有一个专属于ETR信号的预分频器 (ETPS[1:0] in TIMx_SMCR)，可以在信号进入定时器核心之前进行分频 (1, 2, 4, 8 分频)。然后信号还会经过主预分频器 (PSC)。

    • 极性控制： 可以直接反转输入信号的极性 (ETP bit in TIMx_SMCR)。

    • 滤波： 有专用的滤波器 (ETF[3:0] in TIMx_SMCR)。

    • 简单直接： 配置相对模式1更简单直接，因为它不涉及触发输入的选择和从模式控制器的复杂配置（除了使能ECE位）。

    • 应用： 非常适合需要独立、专用外部时钟输入的场景，特别是当信号频率较高或需要ETR引脚独有的预分频/滤波时。也常用于精确的外部时钟同步。

三、 核心区别总结
特性 外部时钟模式 1 外部时钟模式 2
信号源引脚 TIMx_CH1 或 TIMx_CH2 专用 TIMx_ETR
配置核心 通过从模式控制器 (Slave Mode Controller)，选择 SMS=111 (外部时钟模式1) 和触发源 TS=TI1FP1/TI2FP2 独立路径，只需启用外部时钟模式2 (ECE=1) 并配置ETR参数
信号路径 经过输入通道滤波器/边沿 -> 触发控制器 -> 从模式控制器 -> CK_CNT 经过ETR极性/预分频/滤波 -> 直接 -> CK_CNT
专用预分频 无。信号仅受主预分频器 (PSC) 影响。 有。ETR有自己独立的预分频器 (ETPS: 1,2,4,8分频) 之后再经过主PSC。
极性控制 主要通过捕获通道配置 (ICxP/ICxNP) 和从模式触发极性 (TriggerPolarity) 有直接的ETR极性控制位 (ETP)
滤波 使用对应输入捕获通道的滤波器 (ICxF) 使用ETR专用滤波器 (ETF)
是否依赖捕获通道 是，必须配置对应的TI1/TI2通道输入 否，完全独立于输入捕获通道
配置复杂度 相对复杂，需要配置捕获通道(可选但推荐)和从模式控制器 相对简单直接，主要配置ETR参数和使能ECE
典型应用 脉冲计数、频率测量 (常结合捕获功能) 专用外部时钟输入、高频信号计数、需要独立ETR预分频/滤波的场景

输入捕获基本结构

结构图只使用一个通道，目前只能测量频率

输入捕获过程：

配置时基单元，启动定时器，CNT会在预分频之后的时钟驱动（驱动CNT的标准频率fc=72M/预分频系数）下，不断自增（CNT为测周法用来计数计时）

输入捕获通道1的GPIO口，输入一个方波信号，经过滤波器和边沿检测，选择TI1FP１为上升沿触发，之后输入选择直连的通道，分频器选择不分频。当TI1FP１出现上升沿之后，CNT的当前计数值转运到CCR1。

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的上升沿也会触发CNT清零。

TI1FP１的执行顺序：先转运CNT的值到CCR，再触发从模式给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。

当信号出现一个上升沿，CCR1=CNT（把CNT的值转运到CCR1）这是输入捕获自动执行的。然后CNT=0，清零计数器，这是从模式自动执行的。

之后在一个周期之内，CNT在标准时钟的驱动下不断自增。由于已经将CNT清零，所以CNT就是从上升沿开始，从0开始计数一直加直到下一次上升沿来临，后执行相同操作（CCR=CNT，CNT=0）。

此过程中，CCR1始终保持最新一个周期的计数值N，后fc/N=信号频率

注意：

①CNT值有上限，ARR一般设置为最大65535，CNT最大计数65535，若信号频率太低，CNT值可能溢出

②从模式触发源选择，只有TI1FP1和TI2FP2，因此，使用从模式自动清零CNT只能选择通道1或者2

PWMI基本结构

使用俩个通道同时捕获一个引脚，可以同时测量周期和占空比。

增加一个过程：TI1FP1配置上升沿触发，触发捕获和清零CNT，正常捕获周期。

再加上一个TI１FP２，配置下降沿触发，通过交叉通道，触发通道２捕获单元。

当信号出现一个上升沿，CCR1捕获CNT值，同时清零CNT，后CNT++，在下降沿时触发CCR2捕获CNT值，即CNT为一个周期内高电平的计数值，CCR2不触发CNT清零，CNT++，下一次上升沿，CCR1捕获CNT，CNT清零……

CCR1为一整个周期的计数值，CCR2为高电平期间的计数值

占空比=CCR2/CCR1

输入捕获模式测频率

（库函数引用STM32_stm32 tim16s-CSDN博客）

1.输入捕获初始化

步骤：
①RCC开启时钟，把GPIO和TIM时钟打开
②GPIO初始化，把GPIO配置成输入模式（上拉输入/浮空输入）
③配置时基单元，CNT计数器在内部时钟驱动下自增运行
④配置输入捕获单元，包括滤波器，极性，直连通道还是价差通道，分频器参数
⑤选择从模式触发源TI1FP1
⑥选择从触发模式的操作
⑦开启定时器

2.初始化输入捕获单元

1.用结构体配置输入捕获单元函数
单一配置一个通道
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

2.输入捕获初始化的函数
快速配置俩个通道，把外设电路结构配置成PWMI模式
void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

3.给输入捕获结构体赋一个初始值
void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

4.选择输入触发源TRGI（从模式触发源）
void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

5.选择输出触发源TRGO（主模式输出的触发源）
void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

6.选择从模式
void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);

7.单独配置通道1234分频器
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);

8.读取4个通道的CCR
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);

输出比较模式：CCR只写，用SetCompare写入
输入捕获模式，CCR只读，用GetCapture读出

1.IC.c

明确指出:

STM32的定时器可以同时进行输入捕获和输出比较，因为定时器的不同通道是独立的。每个通道可以独立配置为输入捕获或输出比较模式;但是，同一个通道不能同时用于输入捕获和输出比较，因为每个通道只有一个捕获/比较寄存器（CCRx）和相应的模式配置位.

  1. 通道独立性：

    • 每个定时器有4个独立通道（TIM1/TIM8有更多）

    • 每个通道可单独配置为：

      • 输入捕获（测量外部信号）

      • 输出比较（生成PWM/波形）

    • ✅ 关键：不同通道可同时使用不同功能

  2. 资源分配：

    • 共享资源：计数器(CNT)、预分频器(PSC)、自动重载寄存器(ARR)

    • 独立资源：各通道的捕获/比较寄存器(CCRx)、捕获/比较模式寄存器

  3. 通道冲突避免：

    TIM3:
  CH1(PA6) -> 输入捕获
  CH2(PA7) -> 输出比较

    • 同一通道不能同时用于输入和输出

    • 解决方案：使用不同物理通道

  4. 中断优先级管理：

    // 设置捕获中断优先级
HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 5, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);

  5. 计数器模式选择：

    • 推荐使用TIM_COUNTERMODE_UP（向上计数）

    • 避免使用中心对齐模式（可能引起捕获时间计算错误）

  6. 时钟频率考虑：

    • 输入信号频率 < 定时器时钟频率/(2×滤波器)

    • 输出PWM频率 = 定时器时钟/((PSC+1)×(ARR+1))

  7. 注意事项：

1. 定时器的工作模式（如向上计数、向下计数等）是全局的，所以输入捕获和输出比较共享同一个计数器（CNT）。

2. 输入捕获和输出比较的功能是独立的，不会互相干扰，只要使用不同的通道。

3. 需要正确配置每个通道的相应寄存器。

     8. 举例说明（以TIM2为例，因为TIM2有4个通道）：

- 通道1（PA0）：输入捕获，用于捕获外部信号的上升沿。

- 通道2（PA1）：输出比较，用于产生PWM信号。

- 通道3（PA2）：输出比较，用于产生另一个PWM信号。

- 通道4（PA3）：输出比较，用于产生第三个PWM信号。

void IC_init(void)
{
	//①开启时钟RCC，将TIM外设和GPIO外设时钟打开
	//APB1开启时钟
	//由于TIM2输出PWM，换TIM3输入捕获
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//开启TIM3时钟(APB1)
  
	//②GPIO初始化，把GPIO配置成输入模式（上拉输入/浮空输入）
	//TIM3的通道1和通道2对应PA6和PA7
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
  //③配置时基单元，CNT计数器在内部时钟驱动下自增运行
	//选择内部时钟
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	//配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up ;//向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=65536-1;//ARR自动重装器的值，设计最大，以防CNT溢出
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=72-1;//PSC预分频器的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//高级定时器的重复计数器的值，初级没有
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
  
	//④配置输入捕获单元，包括滤波器，极性，直连通道还是交叉通道，分频器参数
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//输入捕获通道1
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//滤波器，若有噪声，可增加滤波器参数，有效避免干扰
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//边沿检测极性选择
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//触发信号分频器，不分频就是每次触发都有效
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection= TIM_ICSelection_DirectTI;//配置输入选择器（直连通道/交叉通道）选择触发信号从哪一个引脚输入
    TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);
	
	//⑤选择从模式触发源TI1FP1
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1);//选择哪一个触发源
	
	//⑥选择从触发模式的操作
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset);
	
	//⑦开启定时器
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
	
}

//返回最新一个周期的频率值 Hz
uint32_t IC_GetFreqent(void)
{
	return 1000000/TIM_GetCapture1(TIM3);//Fre=72M/(PSC+1)/(ARR+1) ARR+1=100
	}//此刻PSC=72-1  N为CCR的值
2.IC.h
#ifndef __IC_H_
#define __IC_H_

uint32_t IC_GetFreqent(void);
void IC_init(void);


#endif
3.pwm.c(修改)
#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_init(void)
{
	/*
	①开启时钟RCC，将TIM外设和GPIO外设时钟打开
	②配置时基单元和时钟源选择
	③配置输出比较单元，包括CCR值，输出比较模式，极性选择，输出使能参数
	④配置GPIO口，初始化为复用推挽输出配置
	⑤运行控制，启动计数器,输出PWM
	*/
	//①开启时钟RCC，将TIM外设和GPIO外设时钟打开
	//APB1开启时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//开启TIM2时钟(APB1)
	
	//使用TIM2的OC1/CH1通道，输出PWM
	//②配置时基单元和时钟源选择
	//选择内部时钟
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);

	//配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up ;//向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=100-1;//ARR自动重装器的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=720-1;//PSC预分频器的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//高级定时器的重复计数器的值，初级没有
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

	//③配置输出比较单元，包括CCR值，输出比较模式，极性选择，输出使能参数
	//选择PA0口→第一个输出通道
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//给结构体所有成员赋初始值
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;//设置CCR
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

	//通过引脚图，是PA0输出，重映射列表中查找PA15引脚也可以
	//④配置GPIO口，初始化为复用推挽输出配置
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	//⑤运行控制，启动计数器,输出PWM
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}
/*
调节PWM频率
f=72M（PSC+1）/（ARR+1）
占空比=1/（ARR+1）
俩个公式可知，单独控制PWM频率可以调节PSC
ARR固定100-1
*/
void PWM_set_PSC(uint16_t psc)
{
	//单独写入PSC函数
	TIM_PrescalerConfig(TIM2,psc,TIM_PSCReloadMode_Update);//重装模式(更新事件重装/立即重装)
}
4.main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "buzzer.h"
#include "pwm.h"
#include "IC.h"

void display(void)
{
	PWM_set_PSC(720-1);//Fre=72M/(PSC+1)/(ARR+1) ARR+1=100
	TIM_SetCompare1(TIM2,50);//Duty=CCR/(ARR+1) ARR+1=100
	
	//PWM模块已经将待测信号输出到PA0
	//PA0通过导线，输入到PA6（TIM3通道1）
	//通道1通过输入捕获模块测量得到频率
	
	
	
	OLED_ShowNum(1,6,IC_GetFreqent(),6);
	


}
int main(void)
{	
	
  OLED_Init();
	PWM_init();
	IC_init();
    OLED_ShowString(1,1,"Freq:000000Hz");
	while(1)
	{
		display();
	}
}

PWMI测量频率和占空比

1.IC.c代码改编

	//④配置输入捕获单元，包括滤波器，极性，直连通道还是价差通道，分频器参数
	//俩个通道同时捕获一个引脚模式PWMI模式
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//输入捕获通道
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//滤波器，若有噪声，可增加滤波器参数，有效避免干扰
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//边沿检测极性选择
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//触发信号分频器，不分频就是每次触发都有效
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection= TIM_ICSelection_DirectTI;//配置输入选择器（直连通道/交叉通道）选择触发信号从哪一个引脚输入
  TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_2;//输入捕获通道
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//滤波器，若有噪声，可增加滤波器参数，有效避免干扰
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Falling;//边沿检测极性选择,下降沿触发
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//触发信号分频器，不分频就是每次触发都有效
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection= TIM_ICSelection_IndirectTI ;//配置输入选择器（直连通道/交叉通道）选择触发信号从哪一个引脚输入
  TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);

将输入捕获单元复制,配置IC2通道2(有点麻烦)

使用一个库函数:

TIM_PWMIConfig(TIM3,&TIM_ICInitStructure);

自动将剩下的通道初始化成相反的配置
函数仅支持通道1和通道2配置

//返回最新一个周期的频率值 Hz
uint32_t IC_GetFreqent(void)
{
	return 1000000/TIM_GetCapture1(TIM3);//Fre=72M/(PSC+1)/(ARR+1) ARR+1=100
}//此刻PSC=72-1  N为CCR的值

//获取占空比的函数
uint32_t IC_GetGuty(void)
{
	return TIM_GetCapture2(TIM3)*100/TIM_GetCapture1(TIM3);
}

2.main.c

void display(void)
{
	PWM_set_PSC(720-1);//Fre=72M/(PSC+1)/(ARR+1) ARR+1=100
	TIM_SetCompare1(TIM2,50);//Duty=CCR/(ARR+1) ARR+1=100
	
	//PWM模块已经将待测信号输出到PA0
	//PA0通过导线，输入到PA6（TIM3通道1）
	//通道1通过输入捕获模块测量得到频率
	
	
	
	OLED_ShowNum(1,6,IC_GetFreqent(),6);
	
	
	OLED_ShowNum(2,6,IC_GetGuty(),3);
	

}
int main(void)
{	
	
  OLED_Init();
	PWM_init();
	IC_init();
    OLED_ShowString(1,1,"Freq:000000Hz");
    OLED_ShowString(2,1,"Duty:000%");
	while(1)
	{
		display();
	}
}

测评率的性能:

①测频率的范围:

测量频率下限:

标准频率1MHz,计数器最大只能计数65535,最低频率1M/65535≈15Hz

若想标准频率更低,加大预分频系数

测量频率上限:1MHz,根据误差承受范围决定

提高频率上限,降低PSC,提高标准频率,上限提高

误差分析:

①正负1误差

②晶振误差

输入捕获预输出比较区别

特性 输入捕获 输出比较
方向 输入 (监测外部信号) 输出 (驱动引脚动作)
主要目的 测量外部事件发生的时间点 在预设时间点 控制引脚电平
触发源 外部信号边沿 (引脚) 内部计数器达到预设值 (比较匹配)
核心动作 捕获/锁存当前计数器值 (记录时刻) 改变引脚状态 (驱动动作)
寄存器操作 硬件自动读取计数器值存入捕获寄存器 用户写入目标值到比较寄存器
典型应用 脉冲宽度测量、频率测量、周期测量、编码器 PWM 生成、方波生成、精确时间触发、单脉冲

简单类比：

  • 输入捕获 像一个秒表：当外部事件（比如运动员冲过终点线）发生时，你按下按钮（硬件自动完成），秒表记录下那一刻的时间。

  • 输出比较 像一个闹钟：你预先设定好一个时间（写入比较寄存器），当钟表走到那个时间（计数器匹配），闹钟就会响（引脚电平改变/动作发生）。

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