如何使用STM32的定时器捕获功能来测量PWM波呢

　　前言
　　在做嵌入式开发的过程中，不可避免的会用到PWM的功能，但是我们怎么知道产生的PWM波形对不对呢，这个时候可能就需要一台示波器来测量一下了，但是这始终有点麻烦。于是我尝试着使用STM32的定时器捕获功能来测量PWM波。
　　配置PWM波
　　由于要测量PWM波形，那么首先要产生一个PWM波。
　　PWM配置代码如下：
　　//PWM输出初始化
　　//arr：自动重装值
　　//psc：时钟预分频数
　　void TIM3_PWM_Init（u16 arr，u16 psc）
　　{
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
　　TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
　　RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3， ENABLE）;
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）; //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟使能
　　GPIO_PinRemapConfig（GPIO_PartialRemap_TIM3， ENABLE）; //Timer3部分重映射 TIM3_CH2-》PB5 //用于TIM3的CH2输出的PWM通过该LED显示
　　//设置该引脚为复用输出功能，输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
　　GPIO_Init（GPIOB， &GPIO_InitStructure）;
　　//GPIO_WriteBit（GPIOA， GPIO_Pin_7，Bit_SET）; // PA7上拉
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 80K
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 不分频
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割：TDTS = Tck_tim
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
　　TIM_TimeBaseInit（TIM3， &TIM_TimeBaseStructure）; //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式：TIM脉冲宽度调制模式2
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性：TIM输出比较极性高
　　TIM_OC2Init（TIM3， &TIM_OCInitStructure）; //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
　　TIM_OC2PreloadConfig（TIM3， TIM_OCPreload_Enable）; //使能TIMx在CCR2上的预装载寄存器
　　TIM_ARRPreloadConfig（TIM3， ENABLE）; //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
　　TIM_Cmd（TIM3， ENABLE）; //使能TIMx外设
　　}
　　TIM3_PWM_Init（1000-1，1-1）; //不分频。PWM频率=72000/（999+1）=72Khz
　　TIM3-》CCR2=500;
　　这样就可以产生一个频率为72kHz，占空比为50%的PWM波。
　　配置PWM输入捕获
　　在使用STM32的输入捕获时，需要参考《STM32参考手册》。
　　
　　图1 PWM输入捕获时序图
　　从图中可以知道，捕获PWM波，使用了定时器的两个通道，这两个通道只能是定时器的前两个通道CH1，CH2。
　　CH1捕获PWM的上升沿，然后复位计数器，再分别捕获一个下降沿和上升沿，所以PWM的频率和占空比的计算公式如下：
　　首先计算定时器的计时时间：t = （ psc+1 ） / fCK_INT，
　　于是PWM的频率如下：fPWM = fCK_INT * CCR1 / （ psc +1 ） 。
　　psc为定时器的分频系数，fCK_INT 为定时器的主频，一般为 72MHz，CCR1 为上升沿时 CH1 捕获的计数器的值。
　　占空比为 CCR2 / CCR1 * 100% 。
　　定时器输入捕获的配置如下：
　　TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
　　void TIM5_Cap_Init（u16 arr，u16 psc）
　　{
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
　　NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
　　RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM5， ENABLE）; //使能TIM5时钟
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA， ENABLE）; //使能GPIOA时钟
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0 清除之前设置
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入
　　GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
　　GPIO_ResetBits（GPIOA，GPIO_Pin_0）; //PA0 下拉
　　//初始化定时器5 TIM5
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割：TDTS = Tck_tim
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
　　TIM_TimeBaseInit（TIM5， &TIM_TimeBaseStructure）; //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
　　//初始化TIM5输入捕获参数
　　TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 选择输入端 IC1映射到TI1上
　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频，不分频
　　TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
　　TIM_ICInit（TIM5， &TIM5_ICInitStructure）;
　　TIM5-》CCMR1 &= ~（3《《8）;
　　TIM5-》CCMR1 |= （2《《8）; //选择TIMx_CCR2的有效输入：置TIMx_CCMR1寄存器的CC2S=10（选择TI1）。
　　TIM5-》CCER |= 1《《4; //使能TIM5 CC2 输入捕获
　　TIM5-》CCER |= 1《《5; //选择TI1FP2的有效极性（捕获数据到TIMx_CCR2）：置CC2P=1（下降沿有
　　TIM5-》SMCR &= ~（7《《4）;
　　TIM5-》SMCR |= （5《《4）; //选择有效的触发输入信号：置TIMx_SMCR寄存器中的TS=101（选择TI1FP1）。
　　TIM5-》SMCR &= ~（7《《0）;
　　TIM5-》SMCR |= （4《《0）; //配置从模式控制器为复位模式：置TIMxSMCR中的SMS=100。
　　//中断分组初始化
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM3中断
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级2级
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
　　NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）; //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
　　TIM_ITConfig（TIM5，TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2，ENABLE）;//允许更新中断 ，允许CC1IE捕获中断
　　TIM_Cmd（TIM5，ENABLE ）; //使能定时器5
　　}
　　代码中，配置了 TIM5 的 CC1 和 CC2 两路输入捕获，并且将两路输入捕获都映射到 TI1 输入，设置TI1FP信号作为触发输入信号，而从模式控制器被配置成复位模式。
　　这样在首次出现上升沿的时候，定时器会复位，然后由两路输入捕获捕捉上升沿和下降沿。
　　同时，配置好定时器的输入捕获中断。
　　接下来写定时器的中断服务函数：
　　//定时器5中断服务程序
　　void TIM5_IRQHandler（void）
　　{
　　if（！（TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80））//还未成功捕获
　　{
　　if （TIM_GetITStatus（TIM5， TIM_IT_CC1） ！= RESET）//捕获1发生捕获事件
　　{
　　if（TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40） //捕获到一个下降沿
　　{
　　TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0x80; //标记成功捕获到一次下降沿
　　TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM5-》CCR1;
　　}
　　TIM_ClearITPendingBit（TIM5， TIM_IT_CC2）; //清除中断标志位
　　}
　　if （TIM_GetITStatus（TIM5， TIM_IT_CC2） ！= RESET）//捕获1发生捕获事件
　　{
　　TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0x40; //标记成功捕获到一次下降沿
　　TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=TIM5-》CCR2;
　　TIM_ClearITPendingBit（TIM5， TIM_IT_CC2）; //清除中断标志位
　　}
　　}
　　else
　　TIM_ClearITPendingBit（TIM5， TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC1）; //清除中断标志位
　　}
　　这里定义了一个 8位的变量，用来保存捕获的标志。
　　u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
　　最高位用来表示 PWM 捕获完成，次高位表示捕获到下降沿。
　　在主程序中只需要判断该变量的最高位即可知道是否捕获完成，同时清零该变量可以开始下一次 PWM 捕获。
　　经测试，该方法测得的 PWM 的频率十分准确，且误差很小，（该误差主要来自于定时器的计数频率，频率越高，误差越小）
　　还有一点，在捕获频率较低时候的 PWM 波时，定时器可能会发生溢出（定时器频率越高也容易发生溢出），应该在定时器配置里开启更新中断，在中断服务函数里对溢出进行计数处理。