【NUCLEO-F412ZG试用体验】输入捕获

STM32

上一篇学习了“ITM机制输出调试信息”，这一篇学习STM32的输入捕获。
Step1.打开 STM32CubeMX，点击“New Project”，选择芯片型号，STM32F412ZGx。

Step2. 配置时钟树

Setp3.配置 tiM2 使用内部时钟源，CH1 作为输入捕获通道，默认映射到 PA0 引脚。

配置 TIM3 使用内部时钟，CH1~CH4 为 PWM 输出通道，默认映射引脚分别为 PA6，PA7，PB0，
PB1。

配置 TIM4 使用内部时钟，CH1，CH2 为 PWM 输出通道，映射引脚分别为 PD12，PD13。

配置PB3引脚为SWO,作为信息输出接口。

Step4.配置外设参数。
在 configuration 界面中点击 TIM2/ TIM3/ TIM4 按钮，可以迚入参数配置界面。

TIM2：在 Parameter Settings 页配置预分频系数为 9，其计数时钟就是 100MHz/(9+1)=10MHz。
计数周期(自动加载值)，转换为十六迚制形式，输入 32bit 最大值 0xFFFFFFFF。

注意，TIM2 的自动加载寄存器 ARR 和各个通道的捕获/比较寄存器 CCRx 都是 32bit 的。
在 NVIC 页面使能捕获/比较中断。

在 GPIO 页面设置捕获输入引脚下拉电阻，设置成上拉也可以，主要是为了使在没有信号输入时在输
入引脚上得到稳定的电平。

TIM3：在 Parameter 页配置预分频系数为 9，计数周期(自动加载值)为 9999。其溢出频率就是
100MHz/(9+1)/(9999+1)=1kHz，这就是 TIM3 各通道输出的 PWM 信号的频率。

各通道输出 PWM 的占空比参数如上图红框标注，其他参数使用默认值。按照图中参数，CH1~CH4
输出的 PWM 周期都是 1ms，而高电平时间分别是 123.4us，234.5us，567.8us，678.9us。
在 GPIO 页面配置相关引脚的特性。

TIM4：在 Parameter 页配置预分频系数为 9，计数周期(自动加载值)为 999。其溢出频率就是
100MHz/(9+1)/(999+1)=10kHz，这就是 TIM4 各通道输出的 PWM 信号的频率。

各通道输出 PWM 的占空比参数如上图红框标注，其他参数使用默认值。CH1，CH2 输出的 PWM 周
期都是 100us，而高电平时间分别是 23.4us，56.7us。
在 GPIO 页面配置相关引脚的特性。

Step5.生成源代码。
点击生成源代码按钮。

Step6. 打开项目，配置调试信息,参考上篇 “ITM机制输出调试信息”
Step7.添加功能代码。
先在 main.c 文件用户代码区输入包含标准输入输出头文件。在主凼数前面的用户代码区 0，定义一些全局变量。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include
/* USER CODE END Includes */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
uint32_t capture_buf[3]={0};
uint8_t capture_cnt =0;
uint32_t pwm_cycle,high_time;
uint64_t duty;
/* USER CODE END PV */

复制代码

在 while(1)之前的用户代码区 2，使能 TIM3、TIM4 的各个通道 PWM 输出。

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_3);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_4);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_2);
/* USER CODE END 2 */

复制代码

在 while(1)中的用户代码区 3，写入 TIM2 CH1 通道的输入捕获控制和数据处理。

/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
switch(capture_cnt)
{
case 0:
capture_cnt++;
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);
break;
case 4:
pwm_cycle = capture_buf[2] - capture_buf[0];
printf("Cycle:%.4fmsrn",pwm_cycle/10000.0f);
high_time = capture_buf[1] - capture_buf[0];
printf("High:%.4fmsrn",high_time/10000.0f);
duty = high_time;
duty *= 1000;
duty /= pwm_cycle;
printf("Duty:%.1f%%rn",duty/10.0f);
HAL_Delay(1000);
capture_cnt = 0;
break;
}
}
/* USER CODE END 3 */

复制代码

在 main 文件的用户代码区 4，写入 TIM2 输入捕获中断处理回调凼数。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(TIM2 == htim->Instance)
{
if(HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1 == htim->Channel)
{
switch(capture_cnt)
{
case 1:
capture_buf[0] = __HAL_TIM_GetCompare(htim,TIM_CHANNEL_1);
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
capture_cnt++;
break;
case 2:
capture_buf[1] = __HAL_TIM_GetCompare(htim,TIM_CHANNEL_1);
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
capture_cnt++;
break;
case 3:
capture_buf[2] = __HAL_TIM_GetCompare(htim,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_IC_Stop_IT(htim,TIM_CHANNEL_1);
capture_cnt++;
break;
default:
break;
}
}
}
}
/* USER CODE END 4 */

复制代码

至此，工程完成。功能是使用 TIM 的输入捕获功能，实现对 PWM 信号的周期和占空比测量，并将
数据通过串口发送出去。用杜邦线将 PA0 和其他 PWM 信号输出脚相连，即可测量信号的周期，高
电平所占时间，以及占空比，在DebugViewer 会输出这些信息。输出信息示例如下

按照本例的配置，测量精度是 0.1us ，测量信号周期范围是 0~0xFFFFFFFF*0.1us ，即
0~429.4967295 秒
测量基本思路是：
1.设置 TIM2 CH1 为输入捕获功能；
2.设置上升沿捕获；
3.使能 TIM2 CH1 捕获功能；
4.捕获到上升沿后，存入 capture_buf[0]，改为捕获下降沿；
5.捕获到下降沿后，存入 capture_buf[1]，改为捕获上升沿；
6.捕获到上升沿后，存入 capture_buf[2]，关闭 TIM2 CH1 捕获功能；
7.计算：capture_buf[2] - capture_buf[0]就是周期，capture_buf[1] - capture_buf[0]就是高电
平所占时间。