TIM 输入捕获
目录
IC 输入捕获
频率测量
输入捕获通道
主从触发模式
输入捕获基本结构
PWMI基本结构
TIM 输入捕获相关函数
TIM_ICInitTypeDef 结构体参数
本篇文章内容的前置知识为 TIM输出比较，如果不了解，可点击链接学习
TIM输出比较-CSDN博客
IC 输入捕获
输入捕获（Input Capture, IC）是一种用于测量外部信号特征的技术，通常用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔和电平持续时间等参数。它在定时器的输入通道上工作，具体来说，当输入引脚检测到指定的电平跳变时，当前定时器的计数值（CNT）会被锁存到捕获比较寄存器（CCR）中。
在STM32的定时器中，每个高级定时器和通用定时器都配备了多个输入捕获通道，通常是四个通道。输入捕获模式可以配置为PWM输入模式（PWMI），此模式可以同时测量频率和占空比。
此外，输入捕获功能还支持主从触发模式，允许硬件自动实现测量过程，极大地提高了测量的精度和效率，避免了软件干预的延迟。
频率测量
测频法：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率
𝑓_𝑥=𝑁 / 𝑇
测周法：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N ，则频率
𝑓_𝑥=𝑓_𝑐 / 𝑁 （FC是标准频率，一个标准频率周期是1/fc，N个周期就是N/fc）
中界频率：测频法与测周法误差相等的频率点
𝑓_𝑚=√(𝑓_𝑐 / 𝑇)
高频用测频法，低频用测周法
输入捕获通道
1. TI1：外部输入引脚信号。
2. 滤波器 + 向下计数器：对输入信号进行滤波，滤波等级由 TIMx_CCMR1.ICF[3:0] 配置。
3. 边沿检测器：检测上升沿 TI1F_Rising 和下降沿 TI1F_Falling。
4. 边沿选择：通过 TIMx_CCER.CC1P 选择捕获上升沿还是下降沿。
5. 输入选择器：
选择来自 TI1、TI2 或 TRC（从模式控制器）的输入；
由 TIMx_CCMR1.CC1S[1:0] 决定。
6. 分频器：对捕获信号进行分频，设置由 TIMx_CCMR1.ICPS[1:0] 控制，可选 /1、/2、/4、/8。
7. CC1E 使能位：来自 TIMx_CCER，控制是否使能捕获。
当 CC1P = 0 时：通道 1 的捕获 / 比较操作在上升沿触发（默认值）
当 CC1P = 1 时：通道 1 的捕获 / 比较操作在下降沿触发。
主从触发模式
主模式通过 TRGO（触发输出）信号向外部或其他定时器输出触发事件，常见触发源包括：
Reset：计数器清零
Enable：启动信号
Update：溢出更新事件
OCx/OCxREF：输出比较事件（如 OC1REF）
主模式适用于一个定时器控制另一个定时器的工作。
从模式通过 TRGI（触发输入）信号作为启动/同步源，触发来源包括：
内部触发：ITR0~ITR3（来自其他定时器的 TRGO）
外部引脚：TI1FP1、TI2FP2、ETRF
触发模式选择：如 Reset、Gated、Trigger、Encoder 等模式
从模式常用于多个定时器同步或实现编码器等应用。
简而言之：
主模式产生触发信号，TRGO 输出；
从模式接收触发信号，TRGI 输入，并根据选择的工作模式做出响应。
输入捕获功能本身依赖的是从模式，而不是主模式。
输入捕获基本结构
滤波器：滤除毛刺干扰
边沿检测：识别上升/下降沿
极性选择 + 分频器：控制捕获触发时机
捕获比较器（CCR1）：在检测到边沿时，锁存 CNT 的值
CNT 计数器：持续计时
PSC 预分频器：控制计数速率
ARR 自动重装载器：设置最大计数值
TRGI（触发源）+ Reset 模式：每次信号来时重置 CNT，从而形成周期测量
应用场景
每次输入信号到来，CCR1 记录上一次计数值，CNT 被清零重计，从而可测出输入信号的周期。结合系统时钟，即可计算频率。
PWMI基本结构
工作原理：
CCR1 捕获 PWM 上升沿时 CNT 的值，并将 CNT 清零（由从模式 Reset 控制）
CCR2 捕获下一个下降沿时 CNT 的值。
硬件流程：
GPIO → 滤波 → 边沿检测
分别输出 TI1FP1（上升沿） 和 TI1FP2（下降沿）
CCR1 捕获上升沿并触发 CNT 复位
CCR2 捕获下降沿时的 CNT 值
通过 CCR1 和 CCR2 的值可计算：
周期 = 上升沿到下一次上升沿
高电平时间 = 上升沿到下降沿
占空比 = CCR2 / CCR1
这种方式常用于PWM信号测量频率+占空比。
TIM 输入捕获相关函数
| 函数名 | 功能 | 主要参数说明 |
|---|---|---|
| TIM_PWMIConfig() | 配置定时器为 PWM 输入模式：使用两个通道自动进行频率和占空比测量 | TIM3：指定定时器&TIM_ICInitStructure： 输入捕获配置结构体 |
| TIM_SelectInputTrigger() | 选择定时器的输入触发源（ITRx、TIxFPx、ETR等） | TIM3：定时器 TIM_TS_TI1FP1： 触发源，TI1 的滤波输入 |
| TIM_SelectSlaveMode() | 设置定时器的从模式，用于启动/复位计数器的方式 | TIM3：定时器； TIM_SlaveMode_Reset： 上升沿触发时将 CNT 归零 |
补充：TIM_ICInit() 用于配置指定定时器通道的输入捕获参数
TIM_ICInitTypeDef 结构体参数
| 成员 | 含义 |
|---|---|
| TIM_Channel | 选择输入捕获通道，如 TIM_Channel_1 |
| TIM_ICPolarity | 边沿极性，TIM_ICPolarity_Rising 表示上升沿触发 |
| TIM_ICSelection | 输入通道来源选择，TIM_ICSelection_DirectTI 表示直接连接 TIx |
| TIM_ICPrescaler | 输入捕获的预分频，TIM_ICPSC_DIV1 表示每次有效沿都触发捕获 |
| TIM_ICPrescaler | 输入滤波器（0x0~0xF），用于抗抖动，值越大越稳定 |
尚未完结