STM32CubeMX之定時器輸入捕獲

知曉編程

上一章介紹了STM32定時器的PWM輸出功能，定時器的幾個通道除了有輸出功能外，還可以做輸入用，可捕獲信號的上升沿或下降沿，可以用于測量信號的頻率、周期、占空比等。本篇文章將介紹用STM32的定時器輸入捕獲功能測量方波的頻率。前期準(zhǔn)備

STM32硬件電路板及仿真器（以STM32F072C8單片機(jī)為例）

Keil v5以上版本（MDK-ARM）

信號發(fā)生器

測量頻率的原理是用定時器的捕獲功能捕獲信號的上升沿，并用定時器的定時功能統(tǒng)計兩次捕獲之間的時間（兩次捕獲時計數(shù)器的差值/定時器的頻率），即為信號的周期，周期的倒數(shù)即為頻率。
STM32CubeMX配置
首先新建工程后，配置系統(tǒng)時鐘為48MHz（參考之前的文章STM32CubeMX之GPIO的使用）。以TIM1為例，使能TIM1的時鐘源為Internal Clock（即48MHz系統(tǒng)時鐘），設(shè)置通道1為Input Capture direct mode，可以看到對應(yīng)到PA8引腳自動被設(shè)置為TIM1_CH1功能。定時器基本參數(shù)的配置參考STM32CubeMx之TIM定時中斷，其它具體配置如下圖。

STM32的定時器通道可以設(shè)置上升沿捕獲、下降沿捕獲或者上升沿下降沿都捕獲。當(dāng)捕獲到信號的上升沿或下降沿時，產(chǎn)生一個捕獲中斷。這里設(shè)置為上升沿捕獲。其中Prescaler Division ratio參數(shù)為可預(yù)置分頻比，可設(shè)置為不分頻或2/4/8分頻，若設(shè)置為2分頻，表示捕獲到2個上升沿才產(chǎn)生一次中斷。Input Filter為輸入濾波器參數(shù)，濾波器的功能簡單來說就是多次檢測視為一次有效，也就是說連續(xù)N次采樣檢測，如果都是高電平，則說明這是一個有效的電平信號，這樣便可以過濾掉那些因?yàn)槟承┒�干擾產(chǎn)生的一些信號。設(shè)置完成后，打開定時器的溢出中斷和捕獲中斷。

之所以需要打開溢出中斷，是因?yàn)閮纱尾东@之間，定時器可能會溢出，需要在中斷中記錄溢出次數(shù)，才能統(tǒng)計兩次捕獲之間的總時間。點(diǎn)擊 Generate Code生成代碼。程序編寫
在初始化后添加以下代碼：

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);//啟動定時器1中斷  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//開啟定時器1通道1捕獲中斷編寫兩個中斷回調(diào)函數(shù)，定時器溢出中斷用于統(tǒng)計溢出次數(shù)，在捕獲中斷中記錄當(dāng)前的捕獲值，兩次捕獲的總計數(shù)值=溢出次數(shù)*65535+兩次捕獲的差值。程序如下：

uint32_t TIM1_Over_Cnt=0;//溢出次數(shù)計數(shù)uint8_t TIM1_Cap_Flag=0;//捕獲標(biāo)志0 表示第一次捕獲  1表示第二次捕獲uint32_t TIM1_Cap_Value[2]={0,0};//兩次捕獲的定時器計數(shù)值uint32_t TIM1_Counter=0;//兩次捕獲的計數(shù)差值//定時器溢出中斷回調(diào)函數(shù)void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){    if (htim == (&htim1))    {        TIM1_Over_Cnt++;//溢出次數(shù)+1    }}
//定時器捕獲中斷void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
  if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)  {    if(TIM1_Cap_Flag==0 )//上次測量值已經(jīng)處理完，第一次捕獲    {      TIM1_Cap_Flag=1;      TIM1_Cap_Value[0]=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim,TIM_CHANNEL_1);      TIM1_Over_Cnt=0;    }    else if(TIM1_Cap_Flag==1)//第2次捕獲    {          TIM1_Cap_Value[1]=HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim,TIM_CHANNEL_1);        TIM1_Counter = (TIM1_Over_Cnt16) + TIM1_Cap_Value[1] - TIM1_Cap_Value[0];//溢出次數(shù)        TIM1_Cap_Flag=2;//兩次捕獲完成 開始計算    }  }}第二次捕獲完成后，可以計算信號的頻率：

    if(TIM1_Cap_Flag==2)//通道1捕獲完成標(biāo)志    {      Frequence = (float)48000000 / TIM1_Counter;      TIM1_Cap_Flag = 0;//重新開始下次捕獲標(biāo)志    }采用這種計數(shù)方式測量頻率屬于測周法（測量周期），存在±1誤差，當(dāng)信號的頻率較高時，TIM1_Counter值會變小，±1誤差的影響將會被放大。因此，被測信號的頻率越高，這種方法的測量誤差越大。
另外一種方法為測頻法，用定時器設(shè)定一個確定的閘門時間（比如1秒），在1秒內(nèi)記錄捕獲到的上升沿的次數(shù)。捕獲次數(shù)/閘門時間即為被測信號的頻率。這種方式同樣存在±1誤差，被測信號頻率越低，誤差的影響就越大。兩種方法互補(bǔ)，工程師可根據(jù)被測信號的頻率范圍決定使用哪種方法。下一章將介紹另外一種頻率測量的方法，等精度測頻。顧名思義，該方法的測量誤差不受被測信號的影響，在全頻率段內(nèi)精度一致。