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STM32 TIM输入捕获测量频率

news 来源：原创 2025/5/14 8:13:39

输入捕获简介：

IC（Input Capture）输入捕获

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

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道

可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比

可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

频率测量：

输入捕获基本结构

主从触发模式：

接线图：

代码配置：

实现功能在屏幕上显示频率，频率通过ARR与PSC共同控制，而ARR也涉及到占空比的改变，所以我们选择更改PSC，在初始化后单独写一个函数更改PSC

需要调用到这个函数，单独用来写入PSC的函数

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

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

函数介绍：

用结构体配置输入捕获单元的函数

注意：输入捕获与输出比较都有4个通道，OCInit，4个通道每个通道各占一个函数，而ICInit，4个通道是共用一个函数的，在结构体里会有一个参数，来配置具体哪个通道，因为可能有交叉通道的配置，所以函数合在一起比较方便

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

这个函数与上一个函数类似，都是用于初始化输入捕获单元的，但是上一个函数只是单一的配置一个通道，这个函数可以快速配置两个通道

void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

这个函数可以给输入捕获结构体赋一个初始值

void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

下面三个对应主从触发模式：

选择输入触发源TRGI

void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

选择输出触发源TRGO

void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

选择从模式

void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);

下面四个函数，分别单独配置通道1、2、3、4的分频器

void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC2Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC3Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC4Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

分别读取4个通道的CCR，这4个函数和SetCompare1、2、3、4是对应的，输出比较模式下，CCR是只写的，要用SetCompare写入，输入捕获模式下，CCR是只读的，要用GetCapture读出

uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture2(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture3(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture4(TIM_TypeDef* TIMx);

输入捕获代码配置

根据结构图配置

1.定义结构体变量

定义GPIO、TimeBase时基单元、IC输入捕获单元结构体变量

//定义结构体变量
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义GPIO结构体变量
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义时基单元结构体变量
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;    //定义IC结构体变量

2.RCC开启时钟

把GPIO和TIM的时钟打开

//RCC开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启GPIO A族时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//开启TIM3时钟

3.GPIO初始化

把GPIO配置成输入模式，一般选择上拉输入或者浮空输入模式，这里选择TIM3_CH1通道，根据引脚图为PA6，所以这次配置这个引脚，模式选择上拉输入

//配置GPIOGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;//配置引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

4.配置时基单元

让CNT计数器在内部时钟的驱动下自增运行，这里的周期给到最大，PSC的值给72 - 1，这样标准频率就是72M / 72 = 1MHz 方便计算。

//配置时基单元TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;							 //ARR周期的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;							 //预分频器PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;					 //重复计数器的值TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);

5.配置输入捕获单元

包括滤波器、极性、直连通道还是交叉通道、分频器这些参数

//配置输入捕获单元TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//选择通道  我们这里选择的是TIM3的CH1
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;//选择输入捕获的滤波器
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//边沿检测极性选择 选择上升沿触发
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//分频器
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//选择触发信号从那个引脚输入TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

6.选择从模式的触发源

触发源选择为TI1FP1，这里调用一个库函数，给一个参数就行

//配置主从模式触发源
TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1);//配置TRIG的触发源

7.选择触发之后执行的操作

执行Reset操作，这里也是调用一个库函数就行了

TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset);//配置从模式为Reset

最后调用TIM_CMD函数开启定时器，当我们需要读取最新一个周期的频率时，直接读取CCR寄存器，然后按照fc/N，计算一下就行了。

//启动定时器
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

整体代码：

void IC_Init(void)
{//定义结构体变量GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义GPIO结构体变量TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义时基单元结构体变量TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;    //定义IC结构体变量//RCC开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启GPIO A族时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//开启TIM3时钟//配置GPIOGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;//配置引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//配置时基单元TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;							 //ARR周期的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;							 //预分频器PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;					 //重复计数器的值TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);//配置输入捕获单元TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//选择通道  我们这里选择的是TIM3的CH1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;//选择输入捕获的滤波器TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//边沿检测极性选择 选择上升沿触发TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//分频器TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//选择触发信号从那个引脚输入TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//配置主从模式触发源TIM_SelectInputTrigger(TIM3,TIM_TS_TI1FP1);//配置TRIG的触发源TIM_SelectSlaveMode(TIM3,TIM_SlaveMode_Reset);//配置从模式为Reset//启动定时器TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);}

功能代码：

测量频率，在频幕上显示

uint32_t IC_GetFreg(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);}

主函数：

#include "IC.h"
int main(void)
{LED_Init();OLED_Init();PWM_Init();IC_Init();pWM_SetPrescaler(720 - 1);        //Freg = 72M  / (PSC + 1) / 100PWM_SetComPer(50);								//Duty = CCR / 100OLED_ShowString(1, 1, "Freg:00000Hz");while(1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreg(), 5);}}