如何使用 M251 TIMER 捕获函数来获取输入信号的频率？

要使用 M251 的 TIMER 捕获功能获取输入信号频率，需配置 TIMER 为输入捕获模式，测量信号周期后计算频率。以下是详细步骤和代码示例：

原理说明

1. 输入捕获：检测信号边沿（上升沿/下降沿），记录此时的定时器计数值。


2. 周期计算：两次连续捕获的差值即为信号周期的定时器计数。


3. 频率公式：
   
   [
   text{Frequency} = frac{text{Timer Clock}}{text{(Capture Difference)} times text{Prescaler}}
   ]

硬件连接

• 输入信号连接到支持 输入捕获 功能的引脚（如 TIMER 的通道引脚，例如 PB.5 对应 TIMER2_CH0）。


• 确认引脚复用功能为 TIMER 捕获模式。

配置步骤 (以 TIMER2 通道 0 为例)

1. 
   

   使能 TIMER 时钟  

   
   

   CLK_EnableModuleClock(TMR2_MODULE);

   
   


2. 
   

   配置引脚复用  

   
   

   SYS->GPB_MFPL = (SYS->GPB_MFPL & ~SYS_GPB_MFPL_PB5MFP_Msk) | SYS_GPB_MFPL_PB5MFP_TM2;

   
   


3. 
   

   初始化 TIMER  

   
   

   TIMER_Open(TIMER2, TIMER_PERIODIC_MODE, 1); // 频率设为1仅占位，实际频率由捕获决定
   
   TIMER_SET_PRESCALE_VALUE(TIMER2, 47);       // 预分频值 (48分频)
   
   TIMER_ResetCounter(TIMER2);                 // 复位计数器

   
   


4. 
   

   配置输入捕获  

   
   

   // 上升沿捕获，使能捕获中断
   
   TIMER_EnableCapture(TIMER2, TIMER_CH0, TIMER_CAPTURE_RISING_EDGE, 1);
   
   TIMER_EnableCaptureInt(TIMER2, TIMER_CH0);

   
   


5. 
   

   启用中断和 TIMER  

   
   

   NVIC_EnableIRQ(TMR2_IRQn);
   
   TIMER_Start(TIMER2);

   
   

中断服务函数

在中断中计算两次捕获的差值，进而求出频率：

volatile uint32_t g_u32PrevCapture = 0;

volatile uint32_t g_u32PeriodTicks = 0;

volatile float g_fFrequency = 0.0;



void TMR2_IRQHandler(void) {

    if (TIMER_GetCaptureIntFlag(TIMER2, TIMER_CH0)) {

        // 清除中断标志

        TIMER_ClearCaptureIntFlag(TIMER2, TIMER_CH0);



        // 读取当前捕获值

        uint32_t curCapture = TIMER_GetCaptureData(TIMER2, TIMER_CH0);



        // 计算周期（处理计数器溢出）

        g_u32PeriodTicks = (curCapture >= g_u32PrevCapture) ? 

                          (curCapture - g_u32PrevCapture) : 

                          (curCapture + (0x10000 - g_u32PrevCapture)); // 16位计数器



        g_u32PrevCapture = curCapture; // 更新前次值



        // 计算频率（系统时钟48MHz，预分频48）

        g_fFrequency = 48000000.0 / (g_u32PeriodTicks * 48);

    }

}

主函数示例

#include "M251Series.h"



int main() {

    SYS_Init();                      // 系统初始化

    Capture_Init();                  // 调用上述初始化函数



    while(1) {

        // 主循环中可读取 g_fFrequency 使用

        printf("Frequency: %.2f Hzn", g_fFrequency);

        CLK_SysTickDelay(1000000);   // 延时1秒

    }

}

关键参数说明

• 预分频 (Prescaler)：
  
  若系统时钟为 48MHz，预分频设为 48，则 TIMER 实际频率为 1MHz。


• 计数器宽度：
  
  M251 TIMER 为 16 位计数器，最大计数值为 0xFFFF。


• 频率范围：  
  
  
  
  • 最小频率：由计数器溢出限制（若溢出需扩展处理）。
  
  
  • 最大频率：受限于中断响应时间。
  
  

注意事项

1. 引脚复用：务必确认硬件引脚连接与配置一致。


2. 中断处理：保持中断服务函数精简。


3. 信号稳定性：高频信号需确保中断响应速度足够快。


4. 扩展功能：  
   
   
   
   • 可结合上升沿+下降沿捕获测量占空比。  
   
   
   • 使用硬件自动捕获功能（如 M251 支持连续捕获到 FIFO）。
   
   

通过以上步骤，即可准确获取输入信号频率。

volatile uint32_t g_u32PrevCapture = 0;

volatile uint32_t g_u32PeriodTicks = 0;

volatile float g_fFrequency = 0.0;



void TMR2_IRQHandler(void) {

    if (TIMER_GetCaptureIntFlag(TIMER2, TIMER_CH0)) {

        // 清除中断标志

        TIMER_ClearCaptureIntFlag(TIMER2, TIMER_CH0);



        // 读取当前捕获值

        uint32_t curCapture = TIMER_GetCaptureData(TIMER2, TIMER_CH0);



        // 计算周期（处理计数器溢出）

        g_u32PeriodTicks = (curCapture >= g_u32PrevCapture) ? 

                          (curCapture - g_u32PrevCapture) : 

                          (curCapture + (0x10000 - g_u32PrevCapture)); // 16位计数器



        g_u32PrevCapture = curCapture; // 更新前次值



        // 计算频率（系统时钟48MHz，预分频48）

        g_fFrequency = 48000000.0 / (g_u32PeriodTicks * 48);

    }

}

#include "M251Series.h"



int main() {

    SYS_Init();                      // 系统初始化

    Capture_Init();                  // 调用上述初始化函数



    while(1) {

        // 主循环中可读取 g_fFrequency 使用

        printf("Frequency: %.2f Hzn", g_fFrequency);

        CLK_SysTickDelay(1000000);   // 延时1秒

    }

}

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