1. 引言
在嵌入式系统设计中，测量输入信号的频率或周期是一项常见的任务。STM32微控制器内置的定时器提供了输入捕获功能，可以高效地完成这项工作。本文将介绍如何利用STM32定时器实现信号频率或周期的测量，并提供一个基于STM32标准库的示例代码。
2. 输入捕获的作用与工作流程
2.1 作用
输入捕获功能相当于一个“时间照相机”，能够在输入信号发生边沿变化时记录下该时刻的定时器计数值。这对于测量信号的频率、周期或脉宽非常有用。
2.2 工作流程
1. **配置引脚**：选择一个GPIO引脚作为输入捕获引脚，并设置为输入模式。
2. **初始化定时器**：设置定时器的预分频系数和自动重载值，并开启定时器。
3. **设置捕获模式**：配置捕获比较通道以检测输入信号的边沿变化。
4. **使能中断**：使能与捕获事件相关的中断，并编写中断服务程序来处理捕获事件。
5. **处理捕获事件**：在中断服务程序中读取捕获寄存器中的值，并根据需要更新变量或执行相应操作。
3. 测频法与测周法
3.1 测频法
测频法通过测量单位时间内输入信号的变化次数来计算频率，适用于高频信号的测量。
3.2 测周法
测周法则通过测量输入信号一个完整周期所需的时间来计算频率或周期，适用于低频信号的测量。
4. 示例代码
以下是一个基于STM32标准库的简单示例代码，用于配置定时器进行输入捕获并计算频率。
#include "stm32f1xx.h"// 定义使用的定时器
#define TIMx TIM3void TIM_Config(void);
void NVIC_Config(void);int main(void)
{// 开启定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);// 配置定时器TIM_Config();// 配置中断NVIC_Config();// 启动定时器TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);// 主循环while (1){// 可以在此处添加代码来处理捕获的数据}
}void TIM_Config(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStruct;TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;// 初始化定时器TIM_BaseInitStruct.TIM_Prescaler = 71; // 调整预分频系数TIM_BaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_BaseInitStruct.TIM_Period = 65535; // 设置自动重载值TIM_BaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_BaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_BaseInitStruct);// 初始化捕获通道TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 检测上升沿TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0;TIM_ICInit(TIMx, &TIM_ICInitStruct);// 启用捕获中断TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CC1, ENABLE);// 启用捕获功能TIM_ICCmd(TIMx, TIM_Channel_1, ENABLE);
}void NVIC_Config(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;// 设置中断优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}void TIM3_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC1) != RESET){// 获取捕获值uint32_t captureValue = TIM_GetCaptureValue(TIMx, TIM_Channel_1);// 计算频率float frequency = SystemCoreClock / captureValue;// 处理结果// 这里可以打印频率或其他处理TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC1); // 清除中断标志位}
}
```5. 结论
通过上述代码，可以方便地测量输入信号的频率。STM32定时器的输入捕获功能如同一个“时间照相机”，能够在信号变化时记录下那一刻，从而帮助分析信号特征。
