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十七、STM32的TIM（八）（TIM输入捕获）

news 2025/10/31 9:58:55

介绍：本章主要讲解了 STM32C8T6 的 定时器（TIM） 模块，对 TIM 输入捕获功能 进行了简要说明，并列举了几种常用的测量信号频率的方法。此外，还结合具体实例，详细分析了程序的设计思路与实现过程，帮助读者更好地理解输入捕获在实际应用中的使用方式。

一、介绍

1.1 简介

1.2 频率测量

1.3代码设计思路

二、接线图

三、函数接口

四、代码实现

五、程序现象

一、介绍

1.1 简介

1.输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数。

2.每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道。

3.可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比。

4.可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

1.2 频率测量

1.测量的都是高低电平。

2.测频法：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率。（𝑓𝑥=𝑁 / 𝑇f_x=N / T）（适合频率高一点）

3.测周法：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N ，则频率。（𝑓𝑥=𝑓𝑐 / 𝑁f_x=f_c / N）（适合频率低一点）

4.中界频率：测频法与测周法误差相等的频率点。（𝑓𝑚=𝑓𝑐 / 𝑇f_m=√(f_c / T)）

那么这个公式是如何来的呢？就是上面两个公式把N提出来求的解。
如果频率大于中界频率，使用测周法会更好，反之用测频法。

1.3代码设计思路

1. 使用测频法：

我们可以采用“测频法”来获取信号频率，这种方法在之前章节"九、STM32的外部中断（三）”中已经讲过：通过外部中断在信号的上升沿进行计数，同时配合一个1 秒定时器中断实现频率统计。

具体做法如下：

在外部中断中对每次上升沿进行计数；

启动一个周期为 1 秒的定时器中断；

在定时器中断中读取当前的计数值，这个值就表示信号在 1 秒内的脉冲次数，也就是频率（Hz）；

随后清零计数器，为下一个周期测量做准备。

为了提高测量稳定性，还可以进行多次采样，对结果进行平均处理，以进一步降低误差。

2. 测周法：

接下来代码讲解。

二、接线图

三、函数接口

1.TIM_PrescalerConfig：这个函数主要用于设置 PSC（预分频器） 的值。之所以不去修改 ARR（自动重装载寄存器），是因为改变 ARR 会直接影响 PWM 的占空比，从而导致输出波形发生变化。为了在保持占空比不变的情况下调整频率，我们选择通过修改 PSC 的值来实现。

四、代码实现

（借鉴十四、STM32的TIM（五）（PWM驱动LED呼吸灯））

1.PWM_SetPrescaler

void PWM_SetPrescaler(uint16_t Prescaler)
{TIM_PrescalerConfig(TIM2, Prescaler, TIM_PSCReloadMode_Immediate);		
}

2.初始化

void IC_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6引脚初始化为上拉输入/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//选择TIM3为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //预分频器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的时基单元/*输入捕获初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//极性，选择为上升沿触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕获预分频，选择不分频，每次信号都触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//输入信号交叉，选择直通，不交叉TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//将结构体变量交给TIM_ICInit，配置TIM3的输入捕获通道/*选择触发源及从模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//触发源选择TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//从模式选择复位//即TI1产生上升沿时，会触发CNT归零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定时器开始运行
}

2.获取频率

uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//测周法得到频率fx = fc / N，这里不执行+1的操作也可
}

3.主函数

int main(void)
{OLED_Init();		PWM_Init();			IC_Init();			OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		PWM_SetPrescaler(720 - 1);					PWM_SetCompare1(50);						while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	}
}