STM32定时器输入捕获模式测频率

### STM32定时器输入捕获模式测频率 #### 一、引言 在嵌入式系统设计中，测量外部信号的频率是一项常见的任务。STM32微控制器因其丰富的资源和强大的性能，在这类应用中非常受欢迎。其中，利用STM32的定时器输入捕获功能来实现频率测量是一种常见且高效的方法。 #### 二、STM32定时器概述 STM32系列微控制器集成了多个高级定时器模块，这些定时器具备灵活的配置选项，包括但不限于PWM生成、捕获/比较功能等。本文将详细介绍如何使用STM32的定时器输入捕获模式来测量外部信号的频率，并提供具体的硬件配置和软件编程指导。 #### 三、硬件配置 1. **GPIO初始化**：首先需要对用于接收外部信号的GPIO进行配置。本例中，选择了GPIOA的PA0、PA1、PA2、PA3四个引脚作为输入。 ```c // 初始化GPIOA RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 输入上拉模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ``` 2. **中断向量初始化**：接下来配置中断向量，以便当定时器捕获到有效边沿时能够触发中断处理函数。 ```c NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); ``` #### 四、定时器初始化 为了准确测量外部信号的频率，需要正确配置定时器。下面是一个具体的配置示例： 1. **配置定时器TIM2**：配置TIM2的预分频器、计数模式以及周期等参数。 ```c void TIM2_Freq_Config(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 使能TIM2时钟 TIM_DeInit(TIM2); // 复位TIM2 // 配置TIM2时基结构体 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (72000000 / 2000000) - 1; // 预分频72M/2M TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; // 装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分割 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0x0; // 重复计数器 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); // 配置输入捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 上升沿触发 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 输入预分频 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 直接输入捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x01; // 滤波设置 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_3; TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); } ``` #### 五、软件处理 在完成了上述硬件配置之后，还需要编写中断服务程序来处理捕获事件。该中断服务程序通常会根据捕获到的时间间隔计算出外部信号的频率。 1. **中断服务程序**：当定时器检测到有效边沿时，会调用相应的中断服务程序。在此中断服务程序中，可以通过读取定时器的捕获寄存器来获取两次边沿之间的时间间隔，进而计算频率。 ```c void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1)) { // 检查通道1是否发生捕获 uint32_t time_diff = TIM_GetCapture1(TIM2); // 获取捕获时间 // 计算频率 float frequency = 1000000.0f / ((float)time_diff * 2.0f); // 假设时钟频率为1MHz TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1); // 清除中断标志 } // 其他通道的处理类似... } ``` #### 六、总结 通过上述步骤，我们已经成功地使用STM32的定时器输入捕获模式实现了对外部信号频率的测量。需要注意的是，在实际开发过程中可能还需要考虑更多的细节，例如信号滤波、异常处理等。此外，根据具体的应用场景，还可能需要调整定时器的配置参数以获得最佳的测量精度和稳定性。