2018年04月18日 | STM32 F207的PWM输入捕获频率和占空比

最近要做一个项目,需要对外部的PWM信号统计频率和占空比,那做吧

使用的是STM32F207的片子

看datasheet,发现定时器几大功能之一就是对PWM信号的捕获比较.说明定时器即可以产生PWM信号,还可以对外部的PWM信号捕获.

自己仿真一下吧,将D0脚作用PWM信号的输出,用定时器3调整其高低电平输出时间,就算是一路占空比可调的PWM信号了.

将定时器2的CH2作为PWM信号的输入脚,即GPIOA1脚,将D0接到A1脚上.

先配置一下吧

//GPIO配置

  RCC_AHBxPeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //A口

  RCC_AHBxPeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);

  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1,  GPIO_AF_TIM2);//A0口复用为定时器2
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //配置为复用脚
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);


  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 

//两路定时器的配置,这个定时器的配置还是有玄机在里面的,等会再讲

void TIM3_Configuration(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
/* ---------------------------------------------------------------
PCLK1=120/4=30MHz
TIM2 CLK = 30MHz * 2 = 60MHz, Prescaler = 300, TIM3 counter clock = 50,周期就为4K,定时器时间是0.25mS
--------------------------------------------------------------- */
/* Time base configuration */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 50;     
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(300-1); 
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; 
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 

  /*----------------------------------------------------------------
  TIM IT enable  使能或者失能指定的TIM中断
  TIM3:  TIM 中断源
  TIM_IT_Update | TIM_IT_Trigger:  TIM 触发中断源
   ----------------------------------------------------------------*/
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update | TIM_IT_Trigger, ENABLE);

/* TIM3 enable counter 使能TIMx外设*/
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  
}

//这个函数数F2的标准库自带的例子,大家可以自己去研究下
void TIM2_Configuration(void)
{
  TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
  
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
  
/* Time base configuration */
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;     
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising; 
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; 
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;
  TIM_PWMIConfig(TIM2, &TIM_ICInitStructure);

  /* Select the TIM2 Input Trigger: TI2FP2 */
  TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2);


  /* Select the slave Mode: Reset Mode */
  TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset);


  /* Enable the Master/Slave Mode */
  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);


  /* TIM enable counter */


  /* Enable the CC2 Interrupt Request */
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2, ENABLE);
  
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);


}

//中断处理,这里看到用全局变量tim_cnt对一自然数取余,就可以随意调整占空比了,例如tim_cnt累加到4的倍数才拉高,其余全为低电平,那高电平占空比就是1/4=25%

void TIM3_IRQHandler(void)
{
  //int i;
  if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
  {
    
    if((tim_cnt%4) == 0)
      GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_0);
    else
      GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_0);
    tim_cnt++;
    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
  }
  
}

//这个定时器就是计算PWM信号的频率和占空比了
void TIM2_IRQHandler(void)
{
  RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;
  RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
  /* Clear TIM2 Capture compare interrupt pending bit */
  TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2);


  /* Get the Input Capture value */
  IC2Value = TIM_GetCapture2(TIM2);
  //printf("IC2Value:%d!!!\r\n",IC2Value);
  if (IC2Value != 0)
  {
    /* Duty cycle computation */
    IC1Value = TIM_GetCapture1(TIM2);
    DutyCycle = (IC1Value * 100) / IC2Value;


    /* Frequency computation */
    Frequency = (RCC_Clocks.HCLK_Frequency) / 2 / IC2Value;
    //Frequency = 30000000 / IC2Value;
    //printf("clk:%d!!!\r\n",RCC_Clocks.HCLK_Frequency);
  }
  else
  {
    DutyCycle = 0;
    Frequency = 0;
  }
}

对于这个函数的理解,引用博文http://blog.sina.com.cn/s/blog_63d525fd0100u9o3.html的片段的解释

PWM输入捕获模式是输入捕获模式的特例，自己理解如下

1. 每个定时器有四个输入捕获通道IC1、IC2、IC3、IC4。且IC1 IC2一组，IC3 IC4一组。并且可是设置管脚和寄存器的对应关系。

2. 同一个TIx输入映射了两个ICx信号。

3. 这两个ICx信号分别在相反的极性边沿有效。

4. 两个边沿信号中的一个被选为触发信号，并且从模式控制器被设置成复位模式。

5. 当触发信号来临时，被设置成触发输入信号的捕获寄存器，捕获“一个PWM周期（即连续的两个上升沿或下降沿）”，它等于包含TIM时钟周期的个数（即捕获寄存器中捕获的为TIM的计数个数n）。

6. 同样另一个捕获通道捕获触发信号和下一个相反极性的边沿信号的计数个数m，即（即高电平的周期或低电平的周期）

7. 由此可以计算出PWM的时钟周期和占空比了

    frequency=f（TIM时钟频率）/n。

    duty cycle=（高电平计数个数/n），

    若m为高电平计数个数，则duty cycle=m/n

    若m为低电平计数个数，则duty cycle=（n-m）/n

注：因为计数器为16位，所以一个周期最多计数65535个，所以测得的 最小频率= TIM时钟频率/65535。

根据计算器是65535,可想而知,PWM的频率范围大致是1k~1M之间,所以定时器3的周期时间要根据D0的占空比来调整,保证整的周期时间在1K和1M之间.如果要将占空比调整为10,那么TIM3的定时只能小于0.1mS了,当然这个办法有点傻,完全可以不用这么做

打印出来的结果是 DutyCycle:24, Frequency:980 

根据上面的设置算一下是正确的,因为每个PWM信号4次TIM3的时间即1mS,高电平占四分之一即25%,有点误差