6.5 TIM输入捕获
创始人
2025-05-28 14:09:37

1.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(上升沿或下降沿),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

2. 输出比较和输入捕获的区别

输出比较:根据CNT和CCR的大小关系来执行输出动作。

输入捕获:接收到输入信号,执行CNT锁存到CCR的动作。

3. 频率测量

越往左,频率越高。越往右,频率越低。

测量方法:

•测频法:在闸门时间T内,对上升沿计次,得到N,则频率:f_x=N / T

•测周法:两个上升沿内,以标准频率fc计次,得到N ,则频率:f_x=f_c / N

(取标准频率f_c,计一个数的时间是1/f_c,计N个数时间为N/f_c,此数为周期,周期的倒数为频率。)

•中界频率:测频法与测周法误差相等的频率点:f_m=√(f_c /T)

注意:

测频法适合高频信号,测周法适合低频信号

测频法测量结合更新慢一些,数值相对稳定。测周法更新速度快,数据跳变非常快

N越大,正负1误差对我们的影响越小

4. 输入捕获各部分电路

一个引脚的输入,同时映射到两个捕获单元(交叉)的作用:一个通道灵活切换两个引脚和两个通道同时捕获一个引脚,这样就可以同时测量频率和占空比。

5. 输入捕获通道

如果使能输出,输入端产生指定边沿信号,经过层层电路到达捕获/比较寄存器,就可以让CNT的值转运到CCR里,每捕获一次CNT的值,都要把CNT清零一下,以便于下次捕获。硬件电路在捕获后自动完成CNT的清零工作(从模式中有电路,自动完成CNT的清零)。

6.主模式、从模式、触发源选择( 主从触发模式)

  • 主模式:将定时器内部的信号,映射到TRGO引脚,用于触发别的外设。

  • 从模式:接收其他外设或者自身外设的一些信号,用于控制自身定时器的运行(被别的信号控制)

  • 触发源选择:选择从模式的触发信号源,选定指定的一个信号,得到TRGI,TRGI去触发从模式,从模式在列表里选择一项操作自动执行。

7. 输入捕获基本结构

  • 只使用了一个通道,所以目前只能测量频率。

  • 配置好时基单元,启动定时器,CNT会在预分频之后在时钟的驱动下,不断自增(CNT为测周法用来计数计时),经过预分频之后的时钟频率就是驱动CNT的标准频率fc。标准频率=72M/预分频系数

  • 输入捕获通道1的GPIO口,输入一个方波信号,经过滤波器和边缘检测,选择TI1FP1为上升沿触发,之后输入选择直连的通道,分频器不分频,当TI1FP1出现上升沿之后,CNT当前计数值转运到CCR1内,同时触发源选择TI1FP1为触发信号,从模式选择复位操作。(先转运CNT的值到CCR,再触发从模式给CNT清零或者非阻塞的同时转移:CNT的值转移到CCR,同时0转移到CNT内)

  • 信号出现一个上升沿,CCR1=CNT(把CNT的值转运到CCR1里面去),这是输入捕获自动执行的,之后CNT=0,清零计数器,这是从模式自动执行的。然后再一个周期内,CNT在标准时钟的驱动下,不断自增,CNT从上升沿开始从0开始计数,一直++直到下一次上升沿来临,CNT的计数值自动放到CCR里面,然后执行相同的操作。所以当电路工作时,CCR1的值始终保持为最新的一个周期的计数值N。

  • 注意:

CNT的值有上限,ARR一般设置为最大65535,CNT最大计65535个数.

从模式的触发源选择只有TI1FP1、TI2FP2没有TI3FP3、TI4FP4,所以想使用从模式自动清零 CNT,就只能使用通道1和通道2,通道3和4只能开启捕获中断,在中断里手动清零。

8. PWMI基本结构

  • PWMI使用两个通道同时捕获一个引脚,可以同时测量周期和占空比。

  • TI1FP1配置上升沿触发,触发捕获和清零CNT,TI1FP2,配置为下降沿触发,通过交叉通道,去触发通道2的捕获单元。

  • 上升沿CCR1捕获,同时清零CNT,之后CNT++,在下降沿时刻,触发CCR2捕获,所以CCR2的值就是CNT从上升沿到下降沿的计数值(高电平期间的计数值),CCR2捕获不触发CNT清零,CNT++直到上升沿,CCR1捕获周期,CNT清零,CCR1就为一整个周期的计数值,CCR2为高电平期间计数值,CCR2/CCR1为占空比。

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