STM32--输入捕获和输出比较

概述

首先，明确一点对比AD的构造，stm32有3个AD, 每个AD有很多通道（一个外设可以有多个中断通道，但是每个中断通道只有一个外设），使用哪个通道就配置成哪个通道（只设置用一个就可以），这里定时器也如此，有很多定时器TIMx,每个定时器有很多CHx(通道)，可以配置为输入捕捉-------测量频率用，

也可以配置为输出比较--------输出PWM使用

输入捕获

输入捕捉：可以用来捕获外部事件，并为其赋予时间标记以说明此事件的发生时刻。

外部事件发生的触发信号由单片机中对应的引脚输入（对应的引脚设置成输入）（具体可以参考单片机的datasheet），也可以通过模拟比较器单元来实现。

时间标记可用来计算频率，占空比及信号的其他特征，以及为事件创建日志，主要是用来测量外部信号的频率。

1.1、朋友，可以解释一下输入捕获的工作原理不？

很简单，当你设置的捕获开始的时候，cpu会将计数寄存器的值复制到捕获比较寄存器中并开始计数，当再次捕捉到电平变化时，这是计数寄存器中的值减去刚才复制的值就是这段电平的持续时间，你可以设置上升沿捕获、下降沿捕获、或者上升沿下降沿都捕获。它没多大用处，最常用来测频率。

1.2、计数寄存器的初值，是自己写进去的吗？

是的，不过默认不要写入（即计数寄存器为零）

1.3、我如果捕获上升沿，两个值相减，代表的时两个上升沿中间那段电平的时间。对不？

是的

1.4、timer1有五个通道（对应五个IO引脚），在同一时刻，只能捕获一个引脚的值，对不？

那是肯定的，通道很像ADC通道，是可以进行切换的。

输出比较

输出比较：定时器中的计数寄存器在初始化完后会自动的计数，从bottom计数到top，并且有不同的工作模式。另外，还有个比较寄存器。一旦计数寄存器在从bottom到top 计数过程中与比较寄存器匹配（在计数的过程中进行比较，不单指bottom或top）则会产生比较中断（比较中断使能的情况下），这里的匹配指的是计数寄存器的值与比较寄存器的值相等。

然后根据不同的工作模式计数寄存器将清零或者计数到top值。

低、还是变高，就会产生不同的波形了”

****以下是用定时器做频率源，用定时器测量该频率的应用程序！！！****

调试STM32的定时器好几天了，也算是对STM32的定时器有了点清楚的认识了。我需要测量4路信号的频率然后通过DMA将信号的频率传输到存储器区域，手册说的很明白每个定时器有4个独立通道。然后我就想能不能将这4路信号都连接到一个定时器的4个通道上去。理论上应该是行的通的。刚开始俺使用的是TIM2的123通道，TIM4的2通道来进行频率的测量。由于没有频率发生器，所以我用tim3作为信号源，用TIM2，TIM4来进行测量就ok了（刚好4个通道了）。

请看一开始的程序，以TIM2的1，3通道为例子（2通道设置方法一样）：

TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode =TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_1; //选择通道1

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获

TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI; //通道方向选择

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1;

//每次检测到捕获输入就触发一次捕获

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter =0x0; //滤波

TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); //TIM2通道1配置完毕

TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置为输入捕获模式

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_3; //选择通道3

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising; //输入上升沿捕获

TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI; //

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1;

//每次检测到捕获输入就触发一次捕获

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //滤波

TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); //TIM2通道3配置完毕

以上是输入捕获配置，还需要做的工作就是（参考stm32参考手册的TIM的结构框图）：

TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI1FP1);

//参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位

TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);

//复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号

TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2,TIM_MasterSlaveMode_Enable);

//主从模式选择

这样我们就可以很轻松的就得到了连接在TIM2的通道1上的信号的频率，但是3通道的频率的值永远都是跳动的不准，测试了半天也没有找到根本原因，请看TIM的结构框图的一部分

红色箭头所指，这才找到原因，触发的信号源只有这四种，而通道3上的计数器的值不可能在接受到信号的上升沿时候，有复位这个动作，找到原因了。这就是3通道上的数据不停跳动的原因，要想得到信号的频率也是有办法的，可以取连续两次捕捉的值之差，这个值就是信号的周期，自己根据实际情况去算频率吧。

有以上可以得到：

stm32的TIM2的四个通道可以同时配置成输入捕捉模式，但是计算CH3，CH4信号的频率步骤有点繁琐（取前后捕捉的差值），但是他的CH1，和CH2可以轻松得到: ************************************************************* 通道1：

TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI1FP1);

//参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位

TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);

//复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号

TIMx->CRR1的值即为信号的周期

************************************************************** 通道2：

TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI2FP2);

//参考TIM结构图选择滤波后的TI1输入作为触发源，触发下面程序的复位

TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset);

//复位模式-选中的触发输入（TRGI）的上升沿初始化计数器，并且产生一个更新线号TIMx->CRR2的值即为信号的周期

STM32的定时器外设功能强大得超出了想像力，STM32一共有8个都为16位的定时器。其中TIM6、TIM7是基本定时器；TIM2、TIM3、TIM4、TIM5是通用定时器；TIM1和TIM8是高级定时器。这些定时器使STM32具有定时、信号的频率测量、信号的PWM测量、PWM输出、三相6步电机控制及编码器接口等功能，都是专门为工控领域量身订做的。

基本定时器：具备最基本的定时功能，下面是它的结构：

我们来看看它的启动代码：

void TIM2_Configuration(void)

{ 基本定时器TIM2的定时配置的结构体（包含定时器配置的所有元素例如：TIM_Period= 计数值）

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

设置TIM2_CLK为72MHZ（即TIM2外设挂在APB1上，把它的时钟打开。）

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE);

设置计数值位1000

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;

将TIM2_CLK为72MHZ除以72 = 1MHZ为定时器的计数频率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71;

这个TIM_ClockDivision是设置时钟分割，这里不分割还是1MHZ的计数频率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

设置为向上计数模式；（计数模式有向上，向下，中央对齐1，中央对齐2，中央对齐3）

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

将配置好的设置放进stm32f10x-tim.c的库文件中

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

清除标志位

TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);

使能TIM2中断

TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

使能TIM2外设

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

通用定时器：就比基本定时器复杂得多了。除了基本的定时，它主要用在测量输入脉冲的频率、脉冲宽与输出PWM脉冲的场合，还具有编码器的接口。

我们来详细讲解：如何生成PWM脉冲

通用定时器可以利用GPIO引脚进行脉冲输出，在配置为比较输出、PWM输出功能时，

捕获/比较寄存器TIMx_CCR被用作比较功能，下面把它简称为比较寄存器。

这里直接举例说明定时器的PWM输出工作过程：若配置脉冲计数器TIMx_CNT为向上计数，而重载寄存器TIMx_ARR(相当于库函数写法的TIM_Period的值N)被配置为N，即TIMx_CNT的当前计数值数值X在TIMxCLK时钟源的驱动下不断累加，当TIMx_CNT 的数值X大于N时，会重置TIMx_CNT数值为0重新计数。

而在TIMxCNT计数的同时，TIMxCNT的计数值X会与比较寄存器TIMx_CCR预先存储了的数值A进行比较，当脉冲计数器TIMx_CNT的数值X小于比较寄存器TIMx_CCR的值A时，输出高电平（或低电平），相反地，当脉冲计数器的数值X大于或等于比较寄存器的值A时，输出低电平（或高电平）。

如此循环，得到的输出脉冲周期就为重载寄存器TIMx_ARR存储的数值(N+1)乘以触发脉冲的时钟周期，其脉冲宽度则为比较寄存器TIMx_CCR的值A乘以触发脉冲的时钟周期，即输出PWM的占空比为A/(N+1)。

如果不想看的可以直接看我标注的红色字体，就大体可以理解。

下面我们来编写具体代码和讲解：

void TIM3_GPIO_Config(void)

{配置TIM3复用输出PWM的IO

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

打开TIM3的时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

打开GPIOA和GPIOB的时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

配置PA6.PA7的工作模式

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

配置PB0.PB1的工作模式

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0 |GPIO_Pin_1;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

void TIM3_Mode_Config(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;//初始化TIM3的时间基数单位

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//初始化TIM3的外设

u16 CCR1_Val= 500;

u16 CCR2_Val= 375;

u16 CCR3_Val= 250;

u16 CCR4_Val= 125;//PWM信号电平跳变值（即计数到这个数值以后都是低电平之前都是高电平）

TIM3的时间基数单位设置(如计数终止值：999,从0开始；计数方式：向上计数）

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 999;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1 ;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);

TIM3的外设的设置

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM1; //TIM脉冲宽度调制模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;//这个暂时不知道，stm32固件库里没有搜到。应该是定时器输出声明使能的意思

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR1_Val;//设置了待装入捕获比较寄存器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High; //TIM输出比较极性高

TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能或者失能TIMx在CCR1上的预装载寄存器

下面3路PWM输出和上面的一样不再解说

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR2_Val;

TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR3_Val;

TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR4_Val;

TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE); //使能TIM3重载寄存器ARR

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能TIM3

}

太累了边看边写都这个点了2014年7月27日0:24:13在自己床上写的。下面是看看我们程序达到的4路PWM的效果：

可以看到明显占空比不同的4路pwm波。

这一节终于讲完，个人觉得敲一遍代码学起来还是蛮容易懂的。希望看到的人也能搞懂。最后补充一点pwm具体能干什么？特别是对广大电子DIY爱好者的应用：

智能小车的电机控制：我们可以利用pwm来控制我们的智能小车的车速；

机器人：给“机器人关节”舵机周期一定（我以前玩过具体多少毫秒忘记了）pwm波就可以控制舵机的转动角度了；

呼吸灯：输入不同的pwm波就可以达到明暗渐明渐暗的效果。

还有别的应用大家一起发挥想象力给予补充。我们可以一起交流，希望大家支持。