2021年11月26日 | STM32输入捕获--“PWM输入模式”（可拓展多路同时捕获）

前言

博文基于STM32F103ZET6和标准固件库V3.5.0在MDK5环境下开发；

本博文只讨论输入捕获的PWM输入模式，这个模式是STM32输入捕获检测脉宽和频率的一种硬件处理机制，说白了就是STM32芯片专门用来进行对PWM进行捕获的一个功能；此方法相比较于传统的PWM的捕获方法，大大减小了代码量，提高了检测效率，而实际上对于PWM信号的检测还有其他方法（下面我会介绍，就是原子教程提供的方法），并且关于繁琐的寄存器的介绍这里就不多说了，有兴趣的话可以直接去我的另外一个博客里去看： https://blog.csdn.net/wuyuzun/article/details/73135662 ；（备注：此链接里的博客里有一个配套的例程，例程的思想来自于源子教程，然而本博客是向突出介绍“PWM输入模式”这种我认为更好的方法）

本片博文只介绍单路（一个定时器）的PWM输入模式的，如果想实现多路PWM同时检测，只需要对其他具有输入捕获功能的定时器相同配置即可（我会在另外一个博客里进行介绍）；

如有不足之处，多指教；

什么是PWM输入模式以及相应配置流程

（截图来自《STM32中文参考手册_V10》第216页）

介绍：（我们通过比较原子提供的思路来分析一下“PWM输入模式的比较模式”）

原子的思路：

如图为某个引脚输入的PWM波，把它分为4~5的阶段进行编程：

① 此时设置好上升沿为触发中断，以及其他定时器配置；

② 此时产生了上升沿，进行捕获操作，CNT内的值捕获到CCR内，此时使CNT=0，CNT继续开始计数；当完成捕获，并且修改捕捉极性为下降沿捕获，当下降沿来到时，将会再次触发此中断函数；

③ 此时产生了下降沿，触发了中断函数；

④ 清0 TIMx_SR寄存器中CCxOF和CCxIF位。

PWM输入模式：

（图片中为定时器输入捕获模式涉及到的功能模块，来自《STM32中文使用手册》P200页）

如图，举一个输入引脚为例（但是只能举TIMx_CH1和TIMx_CH2，因为TIMx_CH3和TIMx_CH4没有今天所要讨论的PWM输入模式这个功能，），假设这里对TIMx_CH1输入的信号同原子思路中的一样；那么我们同样可以用上面那种图来分析①~⑤五个步骤：

①：配置相对应的输入捕获引脚TIMx_CH1和GPIO管脚的映射关系；

②：选择TIMx_CCR1为有效输入：置TIMx_CCMR1寄存器的CC1S=01（这步的配置决定了此时的CCR1寄存器是输入用的还是输出用的，因为每个可以执行捕获和比较功能的定时器同一时间，只能执行捕获或者输出，两者不能同时进行）；

③：选择TI1FP1的有效极性（用来捕获数据到TIMx_CCR1和清除计数器CNT），置CC1P=0（上升沿有效）

④：选择TIMx_CCR2的有效输入：置TIMx_CCMR1寄存器的CC2S=10（选中TI1）。（这里是需要特别注意的一个地方，从下图的配置选择或者从上面电路方框图的绿色剪头可以看出来，其实IC1和IC2配置时选择的输入信号都是来自于CH1通道进来的信号）

⑤：选择TI1FP2的有效极性（捕获CNT的数据到TIMx_CCR2）;置CC2P=1（下降沿有效）。（图片参考了CC1P的配置，这里可以注意到一个现象就是IC2选择下降沿触发捕获，而IC1选择的是信号上升沿触发捕获）

⑥：选择有效的触发输入信号：置TIMx_SMCR寄存器中的TS = 101（选择TI1FP1）；

⑦：配置从模式寄存器为复位模式：置TIMx_SMCR中的SMS=100；（这一步决定每次上升沿出现，CNT就被清零）

⑧：使能捕获：配置TIMx_CCER寄存器中CC1E=1且CC2E=1；

从波形的角度分析工作原理

①：在一处完成上述配置（当然，上述的配置只是简单地寄存器配置，并没写中断函数等等，这个工作，可以放在后续）：

②：一条路上的CH1，TI1，TI1FP1，TI1FP2的上升沿同时产生，CNT内的值被捕获到了CCR1内并且CNT被清零，从新开始计数；

③：一条路上的CH1，TI1，TI1FP1，TI1FP2的下降沿同时产生，CNT内的值被捕获到了CCR2内，不清零CNT；

④~⑤：在编写的中断函数内即可进行逻辑操作，获取此时CCR1（周期）和CCR2（高电平时间），即可计算占空比 = CCR2/CCR1；

下面即使相对应的代码：

/*---------------PWM输入对应管脚配置-----------------*/

static void PWM_Intput_GPIO_Config(void) 

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

// TIM1 对应 PA8

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入模式；

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

/*-------------中断嵌套配置------------*/

static void PWM_Intput_NVIC_Config(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_CC_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

/*-------------TIM1模式配置------------*/

static void PWM_Intput_Mode_Config(void)

{

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);

/*--------------------时基结构初始化-------------------------*/

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=0xffff; //ARR=65535us

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 72-1; //PSC = 1M = 1us;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //分频因子为0，即不分频；

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //CNT为向上计数模式；

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);

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

  TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

  //配置CH1

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;     //上升沿触发

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //IC1直接连接TI1FP1

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;           //对输入的PWM信号不分频

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);

  //配置CH2

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;      //下降沿触发；

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI; //IC2间接连接TI1FP2

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //对输入的PWM信号不分频

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);

  //选择输入捕获的触发信号；

  TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI1FP1);

  // 选择从模式

  // 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被复位清零；

  TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Reset);

  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1,TIM_MasterSlaveMode_Enable); 

  // 使能捕获中断，这个中断主要针对的是主捕获通道（TI1FP1）

  TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC1, ENABLE);

  // 清除中断标志位

  TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC1);

  // 计数器开始计数

  TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);

}

/*---------------PWM输入对应管脚配置-----------------*/

static void PWM_Intput_GPIO_Config(void) 

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

// TIM1 对应 PA8

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入模式；

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

/*-------------中断嵌套配置------------*/

static void PWM_Intput_NVIC_Config(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_CC_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void TIM1_CC_IRQHandler(void)

{

  uint8_t IC1_CCR1,IC2_CCR2;

  TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC1);

  IC1_CCR1 = TIM_GetCapture1(TIM1);   //获取周期值CCR1

  IC2_CCR2 = TIM_GetCapture2(TIM1);   //获取高电平时间CCR2

/*逻辑代码*/

}

/*-------------TIM1模式配置------------*/

static void PWM_Intput_Mode_Config(void)

{

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);

/*--------------------时基结构初始化-------------------------*/

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=0xffff; //ARR=65535us

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 72-1; //PSC = 1M = 1us;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //分频因子为0，即不分频；

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //CNT为向上计数模式；

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);

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

  TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

  //配置CH1

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;     //上升沿触发

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //IC1直接连接TI1FP1

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;           //对输入的PWM信号不分频

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);

  //配置CH2

  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;      //下降沿触发；

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI; //IC2间接连接TI1FP2

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //对输入的PWM信号不分频

  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

  TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);

  //选择输入捕获的触发信号；

  TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI1FP1);

  // 选择从模式

  // 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被复位清零；

  TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Reset);

  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1,TIM_MasterSlaveMode_Enable); 

  // 使能捕获中断，这个中断主要针对的是主捕获通道（TI1FP1）

  TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC1, ENABLE);

  // 清除中断标志位

  TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC1);

  // 计数器开始计数

  TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);

}