STM32高级控制定时器应用之检测输入PWM周期和占空比

概述

1 PWM 输入模式

1.1 原理介绍

1.2 应用实例

1.3 示例时序图

2 使用STM32Cube配置工程

2.1 软件环境

2.2 配置参数

2.3 生成项目文件

3 功能实现

3.1 PWM占空比函数

3.2 输入捕捉回调函数

4 功能测试

4.1 测试软件框架结构

4.2 实验实现

4.2.1 测试实验1

4.2.2 测试实验2

STM32高级控制定时器（STM32F103）：PWM 输入模式，测速pwm的占空比，频率参数

源代码下载地址：

STM32高级控制定时器（STM32F103）：PWM输入模式资源-CSDN文库

概述

本文主要介绍STM32高级定时器的用法至输入捕获功能，该功能可用于捕捉外部输入信号的频率，并且计算出PWM的占空比。笔者通过详细的案例介绍这个功能，包括理论知识，实现原理，以及如何使用STM32Cube配置基本的参数，编写实用代码，实现捕捉频率当的功能。

1 PWM 输入模式

1.1 原理介绍

这种模式是输入捕获模式的一种特殊情况。程序相同，只是：

1）两个ICx信号映射在同一个TIx输入上

2）这2个ICx信号在具有相反极性的边缘上是活动的

3）选择两个TIxFP信号中的一个作为触发输入和从模式控制器在重置模式下配置。

1.2 应用实例

用户可以测量周期（在TIMx_CCR1寄存器中）和占空比（在TIMx_CCR2寄存器）使用以下程序（取决于在CK_INT频率和预分频器值上）：

1）选择TIMx_CCR1的激活输入：将CC1S位写入TIMx_CCMR1中的01寄存器（选择TI1）。

2）选择TI1FP1的有效极性（用于TIMx_CCR1和计数器中的捕获清除）：将CC1P位写入“0”（上升沿激活）。

3）选择TIMx_CCR2的激活输入：将CC2S位写入TIMx_CCMR1中的10寄存器（选择TI1）。

4）选择TI1FP2的有效极性（用于TIMx_CCR2中的捕获）：写入CC2P位到“1”（在下降沿上有效）。

5) 选择有效的触发输入：将TS位写入TIMx_SMCR寄存器中的101（已选择TI1FP1）。

6) 在重置模式下配置从属模式控制器：将SMS位写入TIMx_SMCR寄存器。

7) 启用捕获：将CC1E和CC2E位写入TIMx_CCER寄存器中的“1”。

1.3 示例时序图

PWM输入模式只能与TIMx_CH1/TIMx_CH2信号一起使用，因为只有TI1FP1和TI2FP2连接到从模式控制器。

2 使用STM32Cube配置工程

2.1 软件环境

软件名称	版本信息
STM32Cube	STM32CubeMX 6.11
STM32 HAL	STM32Cube_FW_F1_V1.8.5

2.2 配置参数

1）配置系统时钟：72M Hz,Timer的工作时钟为72M Hz

2) 使用定时器1配置输入捕获功能

其对应的IO口配置

计数器时钟参数和捕获通道参数

3）配置PWM相关参数

选择定时器8作为控制PWM的输出

PWM波对应的IO接口

Timer-8定时器相关参数

和PWM相关的参数配置

2.3 生成项目文件

使用STM32FCube完成项目配置后，就可以生成工程文件。生成代码如下：

3 功能实现

3.1 PWM占空比函数

在tim.c文件中实现配置输出PWM占空比函数，函数代码如下：

参数介绍

1）Pluse：占空比

2）Channel：输出通道号

void HAL_TIM_SetPWM_Pulse( uint32_t Pulse, uint32_t Channel)
{
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = Pulse;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
  sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim8, &sConfigOC, Channel) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

3.2 输入捕捉回调函数

在input_capture.c实现输入捕捉回调函数。

函数功能介绍

1）计算输入的PWM的频率

2）计算输入的PWM的周期

3）计算输入的PWM的占空比

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    uint32_t uwIC2Value1 = 0;
    uint32_t uwIC2Value2 = 0;
    uint32_t cycle,pluse,freq;
    static uint32_t uwIC2Value2_list[2];
    static uint8_t count = 0;
    float dutyfactor;
    
    if(htim->Instance == TIM1) 
    {
      if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)
      {
            /* Get the 1st Input Capture value */
       }
       else if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)
       {
           uwIC2Value1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
           /* Get the 1st Input Capture value */
           uwIC2Value2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2);
           if( uwIC2Value2 > uwIC2Value1)
           {
                pluse = uwIC2Value2- uwIC2Value1; 
                uwIC2Value2_list[count] = uwIC2Value1;
                count++;
                if( count == 2 )
                {
                    count = 0;
                    if( uwIC2Value2_list[1] > uwIC2Value2_list[0])
                    {
                        cycle = uwIC2Value2_list[1]- uwIC2Value2_list[0];
                        freq =  1000000/cycle;
                        dutyfactor = (pluse*100)/cycle;
                        printf("PWM cycle = %d us, PWM freq = %d Hz\r\n",  cycle, freq);
                        printf("PWM dutyfactor = %d%s\r\n", (int)dutyfactor,"%");
                    }
                }
           }
       }
    }
}

4 功能测试

4.1 测试软件框架结构

4.2 实验实现

PWM的工作的使用频率为1us, 一个PWM的周期为10 000 us，通过调制Pulse的值就可以改变占空比，其中每一个Plus表示1us，举个例子：

设置Pluse = 500, 表示占空比为：500/10000 *100 % = 5%

4.2.1 测试实验1

1）配置PWM参数，输出频率为100Hz，占空比为5%

 
void pwm_ctrl_Init( void )
{
    HAL_TIM_Base_Start( &htim8 );
    HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_1);  // PC6 
    HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_2);  // PC7
     
    HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 500, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 500, TIM_CHANNEL_2);
}

2）配置输入捕捉电平信号触发类型

void Input_CaptureInit( void )
{
   set_captureMode(TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
   set_captureMode(TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
}

3) 编译代码，下载到板卡运行，结果如下：

逻辑分析仪测试到的波形

调试终端打印的数据log：

4.2.2 测试实验2

1）配置PWM参数，输出频率为100Hz，占空比为50%

 
void pwm_ctrl_Init( void )
{
    HAL_TIM_Base_Start( &htim8 );
    HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_1);  // PC6 
    HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_2);  // PC7
     
    HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 5000, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 5000, TIM_CHANNEL_2);
}

2) 编译代码，下载到板卡运行，结果如下：

逻辑分析仪测试到的波形