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用于测频率测占空比

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，会让当前CNT的值将被锁存到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，基本定时器没有输入捕获功能
• 可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比
  • PWMI是PWM输入模式，专门为测量PWM频率和占空比设计的
• 可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

如上图，左下角的三个输入连接在一个异或门，当3个输入引脚有任何一个有电平翻转时，输出引脚就产生一次电平反转，输出通过数据选择器，到达输入捕获通道1，数据选择器可以选择上面或者下面一个（不通过异或门），设计这个异或门是为三相无刷电机服务的

无刷电机有3个霍尔传感器检测转子位置，可以根据转子的位置进行换相，有了这个异或门，3个通道就可以连接上无刷电机的霍尔传感器。

输入滤波、边沿检测（可以选择高电平触发、低电平触发，当出现指定的电压时，边沿检测电路就会触发后续电路执行动作）

有两套输入滤波、边沿检测电路，通道一可以输出TI1FP1和TI1FP2（去了IC2），通道二也可以输出TI2FP1（去了IC1）和TI2FP2。可以灵活切换输入，可以把一个引脚的输入映射到两个捕获单元，第一个捕获通道，使用上升沿触发，用来捕获周期，第二个通道，使用下降沿触发，捕获占空比，两通道同时对一个引脚进行捕获，就可以同时测量频率和占空比。

通道3、4也是一样，可以选择各自独立连接或者进行交叉。

TRC信号，在图上部分连接

预分频器：对输入的信号分频，分频后的信号触发捕获电路进行工作

每来一个触发信号，CNT的值就会向CCR转运一次，转运的同时发生一个捕获事件，该事件会在状态寄存器置标志位，同时也可以产生中断，CCR捕获到的置就是公式里的N

CNT清零可以使用主从触发模式来自动完成。

CCMR1寄存器里的ICF位可以控制滤波器的参数

滤波器工作原理在CCMR1寄存器一节

边沿检测器捕获上升沿或者下降沿

用CCER寄存器里的CC1P位，可以选择极性

最终得到TI1FP1触发信号，通过数据选择器

应当还有一条一样的电路，得到TI1FP2的触发信号，连通到通道2（IC2）

CC1S位可以对数据选择器进行选择

ICPS位可以配置分频器。选择不、2、4、8分频

CC1E位控制输出使能或失能

为方便下一次计数，将CNT里的值捕获到CCR里面后，清零CNT，方便下一次捕获

如何自动清零CNT

TI1FP1信号和TI1的边沿信号都可以通向从模式控制器，从模式里面有电路可以自动完成CNT清零

频率测量

上图是一个频率逐渐降低的方波波形，左边频率最高，右边最低，只有高低电平的数字信号，STM32只能测量数字信号，如果要测量正弦波，那则还需要搭建一个信号预处理电路（最简单的就是用运放搭建一个比较器）将正弦波转换为数字信号，再输入给STM32即可。如果测量的电压信号非常高，还要考虑隔离问题，比如隔离放大器，电压互感等元件，隔离高压端和低压端，保证电路安全。

频率测量方法

测周法：用已知的标准频率fc的计次时钟来驱动计数器，计算连续的两个上升沿之间的间隔时间，从一个上升沿开始计，计数器从0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，时间是N/fc，N/fc是周期，fc/N则为周期。

• 测频法适合测量高频信号，测量结果更新慢，数值相对稳定
• 测周法适合测量低频信号，测量结果更新快，数值跳变快波动大
• 存在正负1误差
  • 测频法，在闸门时间内，可能有的周期信号不完整，比如在最后的时间，周期才出现一半，闸门时间就到了
  • 测周法，在最后时刻，一个数计到一半，周期就结束了
  • 要减小误差，就要增大N的值

结合两个公式将N消掉，得到两个方法误差相同时的频率

中界频率：当待测信号小于中界频率时，测周法误差更小，当待测信号大于中界频率时，测频法误差更小。

总结输入捕获基本结构

这个结构只使用了1个通道，只能测频率

注意：只有通道CH1、CH2可以使用从模式自动清零CNT，通道CH3、CH4只能开启捕获中断来手动清零，比较消耗软件资源。

PWMI基本结构

PWMI模式，使用了两个通道捕获一个引脚，可以同时测量周期和占空比。

TI1FP1配置为上升沿触发，触发CCR1捕获CNT值（测量周期）和清零CNT。

TI1FP2配置为下降沿触发，触发CCR2捕获CNT值。可以测量到高电平持续的时间，计算占空比。

测频法代码实现

使用计数器，每来一个上升沿，计次加1，再用定时器，定一个1s的定时中断，在中断里，每隔1s取计数器的值，同时清零计次，为下一次做准备。

输入捕获测频率 代码实现

产生PMW波

PSC和ARR都可以调节频率，但是占空比=CCR/（ARR+1），通过调节ARR调节频率还会影响到占空比因此：

先固定ARR，用PSC决定频率，CRR控制占空比

//用于单独设置PSC的值，TIM_PSCReloadMode指定重装模式 /** TIM_PSCReloadMode的值可以是 TIM_PSCReloadMode_Update: The Prescaler is loaded at the update event.预分频器在更新事件重装，周期结束时切断 TIM_PSCReloadMode_Immediate: The Prescaler is loaded immediately.预分频器立即重装，可能在值改变时产生切断波形的现象，比如一个周期还没完，就直接切断了 **/ void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

时钟源频率为72Mhz

频率 Freq = 时钟源频率 / （PSC+1）/（ARR+1）
占空比 Duty = CCR /（CCR+1）

IC输入捕获配置

书写初始化函数

1. RCC，开启GPIO和TIM时钟
2. GPIO初始化，配置GPIO为输入模式（一般选择上拉或者浮空输入）
3. 配置时基单元
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）
5. 选择从模式的触发源（选择为TI1FP1）
6. 选择触发之后要执行的操作，执行Reset
7. 最后调用TIM_Cmd函数，启动定时器

相关函数学习

//初始化IC，一次只能配一个通道，四个IC通道共用这个函数 void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct); /** TIM_ICInitStructure结构体参数解释 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择配置定时器通道1 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF; //输入滤波器参数，可以过滤信号抖动 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //极性，选择为上升沿触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //捕获预分频，选择不分频，每次信号都触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //输入信号交叉，选择直通，不交叉 **/ //可配置两个通道，把外设电路配置成PWMI模式 void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct); //给输入捕获结构体赋初始值 void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct); //选择输入触发源TRGI（从模式的触发源选择） void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource); //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); //选择从模式（从模式的选择） void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode); //分别单独配置通道1、2、3、4的分频器 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); //输出比较模式下，CCR只写，TIM_SetCompare1写入 //输入捕获模式下，CCR只读，TIM_GetCapture1读 //分别写入4个通道的CCR void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1); void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2); void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3); void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4); //分别读取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);