stm32定时器输入捕获模式-编程知识

频率测量

频率测量有两种方法

测频法：在闸门时间T内，对上升沿或下降沿计次，得到N，则评率f_x=N/T
测周法：两个上升沿内，以标准频率f_c计次得到N，则频率f_x= f_c/N
中界频率：测频法和测周法误差相等的点f_m=√（f_c/T）,f_x大于f_m选用测频法更准确。

定时器输入捕获测频原理

在说原理前需要先讲一下定时器的主从模式
主模式则是设置定时器输出时上升沿/下降沿触发自动执行的操作
从模式则是设置定时器输入时上升沿/下降沿触发自动执行的操作
下面我们用到的从模式是复位模式，进入中断定时器的计数器会自动复位清零

在这里插入图片描述
这是定时器运行框图，输入捕获只有看红色框出来的部分就可以了。可能有点抽象，接下来我来翻译一下。

首先是第一框中的TI1代表的是定时器x的通道1GPIO引脚输入的波频，TI2、3、4同理

然后看到是第二个框中第一条通道的TI1FP1和TI1FP2，分别代表的是，TI1这个波频输入哪一个通道处理，TI1FP1则使用定时器通道1的资源对TI1这个波频进行捕获上升沿/下降沿，TI1FP2则使用的是定时器通道2的资源，TI2FP1则代表TI2这个波频使用定时器通道1的资源。

然后就到了处理波频的步骤了，在我们第一个上升沿到来时，定时器的CNT寄存器开始计时，然后下一个上升沿到来，CNT里的值传入CCR输入/比较寄存器，接下来从模式将CNT寄存器自动清零。我们将CCR里的值取出就可以知道一个周期计时值，通过该值大小知道该波频的频率高低。

整个流程如下图
在这里插入图片描述

定时器输入捕获测量占空比（PWMI模式）

上文提到，定时器通道1的引脚输入的波频可以分为TI1FP1和TI2FP2到两个通道的计时器处理，那么我们将一段波频分别给两个定时器通道处理，一个捕获上升沿，一个捕获下降沿，在第二次捕获上升沿的中断进入时，用捕获上升沿的CCR1获取的值减去捕获下降沿的CCR2的值就可以得到高电平的时间，计算即可得到占空比。

如下图所示
在这里插入图片描述
具体步骤：
第一次捕获到上升沿：CNT开始计时
第一次捕获到下降沿：CCR2获取CNT的值，得到高电平时间
第二次捕获到上升沿：CCR1获取CNT的值，进入从模式清除CNT的值，得到周期

那么就可以计算出占空比了。

定时器编码器模式

stm32的定时器拥有编码器模式，使我们可以使用编码器，计算电机转速

AB相编码器

这种编码器可以理解为编码器会输出两个相差90°相位差的波频，而通过A相在前还是B相在前，判断电机正转反转。
在这里插入图片描述
该模式的操作原理比较简单
两波频进入编码器接口后，判断相位差是哪个在前，如果为A相在前就将计数器加1，负责计数器减1。

使用定时器编码模式的软件代码

#include "stm32f10x.h"
#include "hal_TIM.h"/****************************************************************************
*@*名称 ： hal_TIM_Encoder_Config
*@*功能 ： 初始化定时器2的编码器模式
*@*形参 ： 无
*@*返回值 ： 无
****************************************************************************/
static void hal_TIM_Encoder_Config(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIMx, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;									//上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TIM_ENCODER_A_PIN | TIM_ENCODER_B_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;		//时钟分频因子TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARRTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;		//PSC	预分频器		//使用系统时钟作为定时器的编码器模式的时钟，实现 1 至 65536 分频TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);												//因为结构体没有定义完整，但担心有不知名错误，先初始化结构体TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;												//滤波次数7次TIM_ICInit(TIMx, &TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;TIM_ICInit(TIMx, &TIM_ICInitStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(TIMx, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);
}/****************************************************************************
*@*名称 ： hal_TIM_Encoder_Init
*@*功能 ： 初始化定时器2的编码器模式
*@*形参 ： 无
*@*返回值 ： 无
****************************************************************************/
void hal_TIM_Encoder_Init(void)
{hal_TIM_Encoder_Config();
}/****************************************************************************
*@*名称 ： hal_TIM_Encoder_Get
*@*功能 ： 获取定时器编码器模式计数的CNT（TIM_EncoderMode_TI12通道12都计数，一个周期记4次）
*@*形参 ： 无
*@*返回值 ： CNT计数值
****************************************************************************/
int16_t hal_TIM_Encoder_Get(void)
{int16_t Temp;Temp = TIM_GetCounter(TIMx);return Temp;
}