2021年10月28日 | stm32专题二十六：测量PWM 频率 + 占空比

实验的基本原理：

利用通用定时器产生4路占空比不同的PWM波形（频率100k，占空比0.5 0.4 0.3 0.2）；

利用高级定时器的PWM输入模式来测量PWM参数；

有几个值得注意的地方：

捕获寄存器CCR1和CCR2的值在计算占空比和频率的时候必须加1；

计数周期不能设置的太小，如果我们设置的计数周期 < PWM周期，那么就无法捕获PWM脉冲，一般驱动电机的PWM是10k ~ 25kHz，当设置的周期为1ms，对应频率为1kHz，那么就可以捕获1kHz以上的PWM 信号；

下面是测量pwm的代码：

bsp_AdvanceTim.c

#include "bsp_AdvanceTim.h" 

static void ADVANCE_TIM_NVIC_Config(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

    // 设置中断组为0

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

// 设置中断来源

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADVANCE_TIM_IRQ;

// 设置抢占优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  

  // 设置子优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

static void ADVANCE_TIM_GPIO_Config(void) 

{

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  ADVANCE_TIM_CH1_PIN;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  

  GPIO_Init(ADVANCE_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure);

}

static void ADVANCE_TIM_Mode_Config(void)

{

  // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M

ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE);

/*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=ADVANCE_TIM_PERIOD;

// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= ADVANCE_TIM_PSC;

// 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

// 计数器计数模式，设置为向上计数

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

// 重复计数器的值，没用到不用管

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

// 初始化定时器

TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);

/*--------------------输入捕获结构体初始化-------------------*/

  // 使用PWM输入模式时，需要占用两个捕获寄存器，一个测周期，另外一个测占空比

TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

// 捕获通道IC1配置

// 选择捕获通道

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL;

// 设置捕获的边沿

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;

// 设置捕获通道的信号来自于哪个输入通道，有直连和非直连两种

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;

// 1分频，即捕获信号的每个有效边沿都捕获

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

// 不滤波

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

// 初始化PWM输入模式

  TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure);

// 当工作做PWM输入模式时,只需要设置触发信号的那一路即可（用于测量周期）

// 另外一路（用于测量占空比）会由硬件自带设置，不需要再配置

// 捕获通道IC2配置

// TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL;

//  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;

//  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI;

//  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

//  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

//  TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure);

// 选择输入捕获的触发信号，触发的那一路信号对应的就是周期

  TIM_SelectInputTrigger(ADVANCE_TIM, TIM_TS_TI1FP1);

// 选择从模式: 复位模式

// PWM输入模式时,从模式必须工作在复位模式，当捕获开始时,计数器CNT会被复位

  TIM_SelectSlaveMode(ADVANCE_TIM, TIM_SlaveMode_Reset);

  TIM_SelectMasterSlaveMode(ADVANCE_TIM,TIM_MasterSlaveMode_Enable); 

  // 使能捕获中断,这个中断针对的是主捕获通道（测量周期那个）

  TIM_ITConfig(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1, ENABLE);

// 清除中断标志位

TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1);

// 使能高级控制定时器，计数器开始计数

  TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE);

}

void ADVANCE_TIM_Init(void)

{

ADVANCE_TIM_NVIC_Config();

ADVANCE_TIM_GPIO_Config();

ADVANCE_TIM_Mode_Config();

}

/*********************************************END OF FILE**********************/

bsp_AdvanceTim.h

#ifndef __BSP_ADVANCETIM_H

#define __BSP_ADVANCETIM_H

#include "stm32f10x.h"

/************高级定时器TIM参数定义，只限TIM1和TIM8************/

// 当使用不同的定时器的时候，对应的GPIO是不一样的，这点要注意

// 这里我们使用高级控制定时器TIM1

#define            ADVANCE_TIM                   TIM1

#define            ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd

#define            ADVANCE_TIM_CLK               RCC_APB2Periph_TIM1

// 输入捕获能捕获到的最小的频率为 72M/{ (ARR+1)*(PSC+1) }

/* 注意，这里的计数周期不能设置的太小，如果我们设置的计数周期 < PWM周期

那么就无法捕获PWM脉冲，一般驱动电机的PWM是10k ~ 25kHz，我们设置的

周期为1ms，对应频率为1kHz，那么就可以捕获1kHz以上的PWM 信号*/

#define            ADVANCE_TIM_PERIOD            (1000-1)

#define            ADVANCE_TIM_PSC               (72-1)

// 中断相关宏定义

#define            ADVANCE_TIM_IRQ               TIM1_CC_IRQn

#define            ADVANCE_TIM_IRQHandler        TIM1_CC_IRQHandler

// TIM1 输入捕获通道1

#define            ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOA

#define            ADVANCE_TIM_CH1_PORT          GPIOA

#define            ADVANCE_TIM_CH1_PIN           GPIO_Pin_8

#define            ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL    TIM_Channel_1

#define            ADVANCE_TIM_IC2PWM_CHANNEL    TIM_Channel_2

/**************************函数声明********************************/

void ADVANCE_TIM_Init(void);

#endif /* __BSP_ADVANCETIM_H */

然后在中断服务函数中读取CCR1 和 CCR2寄存器的值，并计算 频率 和 占空比。

__IO uint16_t IC2Value = 0;

__IO uint16_t IC1Value = 0;

__IO float DutyCycle = 0;

__IO float Frequency = 0;

/*

 * 如果是第一个上升沿中断，计数器会被复位，锁存到CCR1寄存器的值是0，CCR2寄存器的值也是0

 * 无法计算频率和占空比。当第二次上升沿到来的时候，CCR1和CCR2捕获到的才是有效的值。其中

 * CCR1对应的是周期，CCR2对应的是占空比。

 */

void ADVANCE_TIM_IRQHandler(void)

{

  /* 清除中断标志位 */

  TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1);

  /* 获取输入捕获值 */

  IC1Value = TIM_GetCapture1(ADVANCE_TIM);

  IC2Value = TIM_GetCapture2(ADVANCE_TIM);

  // 注意：捕获寄存器CCR1和CCR2的值在计算占空比和频率的时候必须加1

if (IC1Value != 0)

  {

    /* 占空比计算 */

    DutyCycle = (float)((IC2Value+1) * 100) / (IC1Value + 1);

    /* 频率计算 */

    Frequency = (72000000/(ADVANCE_TIM_PSC+1))/(float)(IC1Value + 1);

printf("占空比：%0.2f%%   频率：%0.2fHzn",DutyCycle,Frequency);

  }

  else

  {

    DutyCycle = 0;

    Frequency = 0;

  }

}

实际测试效果如下：