对于PWM的捕获，我这里一共使用两种方法实现：第一种是PWM输入模式，采用一个定时器的两个通道（通道一和通道二），配置从模式为复位模式，没有进行溢出处理，所以需要考虑捕获的最低频率；第二种是普通的输入捕获模式，采用一个定时器一个通道，有进行溢出处理，所以没有最低频率的限制。

实验内容：使用高级定时器输入捕获测量PWM的周期和占空比。

一、原理图



1 o( u6 a! k  C9 P& b; b/ j—— —— —— —— —— —— —— ——PWM输入模式—— —— —— —— —— —— —— ——

二、 CubeMX配置

Step1.打开 STM32CubeMX，点击“New Project”，选择芯片型号，STM32F103VETx。
5 G, w8 M9 g0 b1 N1 P
% k: ^9 o- E$ E- V; x  T- t* D% r

0 {) J1 j, Y1 Y& J+ M Step2.选择时钟源，并配置时钟树。选择Crystal/Ceramic Resonator，并配置系统时钟为72M。
7 q* F7 F! P. F, X' g6 E6 n/ {$ K

4 ~' p) e- A- j& q8 M& T: T

$ M5 N1 s  _' I* Q9 G( M
Step3.配置SYS，我们这里选择的是Serial Wire。（正常情况配置不配置不影响，debug可以使用。但是你不可以把这两个引脚用于其他复用功能，如果用于其他复用功能，debug就不起作用了。）
0 `8 J! _6 l; A+ p( `, X0 T


Step4.串口配置（主要为了在串口调试助手显示测试的时间），因为没有用到中断和DMA所以我们就不过多讲解。
1 p! p2 o1 v. M7 d3 L) X. {9 R
5 Q2 M) T& \+ \% i: I* a# e
( c: T. [( l- a0 ~! Q$ o

9 N0 Z" P! C) N; C5 ^
9 k+ B6 O& V, n1 o( m Step5.接下来进行最主要的定时器配置。首先我们先配置PWM信号，用于等会捕获实验。我这边选用的定时器3通道4（PB1引脚），如原理图所示也就是我们蓝灯的控制IO口，我们更直观的观察到PWM信号的情况。

1 b4 u* s, g3 [4 S1 y: B


; C/ _0 Y% Y( g( w' a+ z

7 t( S2 J, J/ U' V. G Step6.定时器输入捕获参数的配置，因为我们使用的PWM捕获模式，我选用的定时器8通道1和通道2.（更改一下：直接模式和间接模式应该叫直连模式和非直连模式）
( `7 d& X- x6 l: y





2 L- d3 M% _* @7 ?" @
5 O8 l1 u5 ]1 e: T5 J# z  f7 E  到这里关于相关参数配置基本已经完成，只需要根据之前文章《STM32Cube HAL:GPIO输入/输出（一）》Step4-Step8，设置相关工程参数和生成代码。
  `" e. P( h$ `; C) M
三、添加功能代码
# e' ]; s8 u0 I% p3 O- [
& H, ?$ A/ H6 T* B) u+ v; E6 V1、我们等会会向串口调试助手发送数据，进行实验结果的验证。 发送数据我们采用printf函数，所有需要重定向c库函数printf到串口。注意使用时需要在keil设置中勾选微库(use mircolib)，同时需要添加头文件#include <stdio.h>。重定向代码如下（usart.c）

1. //重定向c库函数printf到串口DEBUG_USART，重定向后可使用printf函数
   & E) O' M4 N+ Q4 j' E- b; `
2. int fputc(int ch, FILE *f)
   
3. {
     ]# Z; }5 Q1 Y$ P' u
4.         /* 发送一个字节数据到串口DEBUG_USART */
   % ]* @5 M2 N! Q/ I0 B" @
5.         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);        
   
6.         
   % V( R; m" y  t4 x- s7 V
7.         return (ch);
   
8. }
   ' C) K4 k: a" f* J4 m+ H
9. 
   . c1 Y0 i3 \0 S& Y4 ~
10. //重定向c库函数scanf到串口DEBUG_USART，重写向后可使用scanf、getchar等函数
    & J0 t8 E& H4 d$ Z9 m/ z
11. int fgetc(FILE *f)
    # p  u) R& |! @4 {
12. {               
    * z- N$ N6 }2 Z8 Y* e" T. b
13.         int ch;
    
14.         HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);        
    
15.         return (ch);
    ; ~: t5 Z6 M  q. O" z. D- n
16. }
    2 G7 [7 |. Q: |  `# }

复制代码

- ^# P( w8 b; i. \3 S/ Y) X" A 2、定义相关变量，以及使能相关定时器和计数处理代码（main.c）

1. 宏定义、全局变量
   
2. #define cnt_clk 72000000/(71+1)//计数器频率
   
3. #define arr 65535//自定重装载值   
   2 y8 n! ~/ b6 C9 X
4. uint32_t CCR1,CCR2,end_flag;//存捕获寄存器获取的值的变量
   + Z. j/ T$ k3 u, R* ]- k/ ]
5. float duty_cycle,frequency;//频率，占空比

复制代码

1. //使能相关定时器以及计数结果处理代码
   
2. HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_4);//开启PWM输出，不需要中断
   
3. HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim8,TIM_CHANNEL_1);
   
4. HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim8,TIM_CHANNEL_2);

复制代码

        
4 W  j( s# }* O! G, j

1. //处理代码
   
2. while (1)
   + U4 U% h% N, I% `
3.   {
   . T; i2 G- g0 u) X9 n" t
4.                 if(end_flag==1)
   ! R) {" |# |0 b1 q5 T9 j
5.                 {
   $ ]; F- L, M, d$ U* ?' }/ k+ h
6.                         printf("\r\n频率=%.2fHZ,占空比=%.2f%%\r\n",frequency,duty_cycle);
   
7.                         end_flag=0;
   : }. g+ A! H. b# S8 @& d7 i
8.                 }
   
9.                 HAL_Delay(1000);
   $ E5 E+ ^' K; M& O( b; k
10.   }

复制代码

6 P4 z1 G6 E* H) k3 z. D  3、中断回调函数（捕获中断）（main.c）
% W8 ~1 x, ?/ e- G( p2 R! r) S) R
  f& b' z/ ]8 g* y: d4 q8 C

1. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   / r  L8 l9 l# J2 Y9 q& r/ g
2. {
   + I& ?, j* _4 x" X' d
3.           /*PWM 信号的第一个上升沿时，定时器产生中断，计数器，CCR寄存器被复位。
   
4.     当下降沿到来时，IC2 会捕获，对应的是脉冲宽度测量，但不会产生中断。当第
   3 d; z; u3 r0 l2 T; Y
5.           二个上升沿时，IC1会捕获，对应的是周期宽度测量，而且会再次进入中断*/
   " B5 V* K$ n3 L( O
6.                                 //printf("0");
   
7.                                 CCR1=HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim8, TIM_CHANNEL_1);
   
8.                                 if(CCR1!=0)
   5 ]+ e5 ~: a2 P8 C0 [; ]
9.                                 {
   
10.                                         CCR2=HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim8, TIM_CHANNEL_2);
    0 R; s+ k  C9 j' a2 ^  ?2 i
11.                                         frequency=(float)cnt_clk/(CCR1+1);
    
12.                                         duty_cycle=(float)(CCR2+1)*100/(CCR1+1);        
    
13.                                         end_flag=1;
    
14.                                 }
    # a! J' L" U( a5 D! ^! R
15.                                 else
    
16.                                 {
    
17.                                         frequency=0;
    / ]& s& D8 o4 B& C: l! @8 R
18.                                         duty_cycle=0;
    
19.                                 }
    
20. }

复制代码

9 h. M9 ?  N# C$ B0 _
关于PWM模式主要需要的注意有两点：
9 _- f  `# b( @/ u/ O* v) w
一、PWM模式只能使用通道1和通道2，PWM输入模式工作原理如下图:

% w7 o- w8 [+ y+ W- G



' O: y' j7 r$ ^3 Z4 d二、用于捕获的定时器时基设置，需要考虑到能捕获的最低频率。

公式：能捕获的最低频率f=(时钟频率/(分频系数PSC+1))/(重装载值ARR+1)
/ i3 u: D2 A: p% H/ Q9 G+ }4 m
结合这次配置的时基,可得：f=(72000000/(71+1))/(65535+1）=15.2HZ

—— —— —— —— —— —— —— 普通的输入捕获模式—— —— —— —— —— —— ——

: i; {8 b. n: Y+ A8 `7 s( R' V 二、 CubeMX配置

step1-step4与上面PWM输入模式一致

step5.同样是配置PWM信号，用于等会捕获实验。我这边选用的同样是定时器3通道4（PB1引脚）。唯一不同的是，为了验证溢出处理的功能，我做了一点小改动。配置为频率20HZ，占空比为60%的PWM。
2 ^- w( }# R3 U: U, E) o
' P6 F& T6 x2 w  k9 E4 B* e- J

7 W/ H" T6 L2 k! M
. O. Q9 g* j! [5 W! b9 x7 g

; N) h/ y* z. c' L  \" M
Step6.定时器输入捕获参数的配置，因为我们使用的普通的输入捕获模式，我选用的定时器8通道1。这里没有用到从模式，所以不进行配置。捕获频率最低频率设置为33.3HZ，增加使能更新中断，对溢出进行处理，解决了最小捕获频率的限制。因此我们可以捕获小于33.3HZ的频率。




$ p4 z; a; A& T


9 p/ A- W: o6 j  [% ?8 R
  @! I" X0 l, q' X& {
到这里关于串口参数配置基本已经完成，只需要根据之前文章《STM32Cube HAL:GPIO输入/输出（一）》Step4-Step8，设置相关工程参数和生成代码。

6 K8 W6 M6 s- S4 U 三、添加功能代码
3 e7 C& {, w4 w2 m
1、我们等会会向串口调试助手发送数据，进行实验结果的验证。 发送数据我们采用printf函数，所有需要重定向c库函数printf到串口。注意使用时需要在keil设置中勾选微库(use mircolib)，同时需要添加头文件#include <stdio.h>。（代码同上）
1 h, v6 g1 u1 u/ l5 I7 L
2、定义相关变量，以及使能相关定时器和处理代码（main.c）

) ?- K" B  A  s, _' P+ V

1. //宏定义，及全局变量
   
2. #define cnt_clk 72000000/(71+1)//计时器时钟
   
3. #define arr 30000  //重装载寄存器的值，根据实际情况设置。
   
4. uint32_t ccr_cnt1,ccr_cnt2;//存捕获寄存器获取的值的变量
   
5. uint32_t Period_cnt,Period_cnt1,Period_cnt2;//更新中断次数以及存放更新中断次数的变量
   : D, `9 ^0 R" O9 Q/ o9 {
6. uint32_t ic_flag,end_flag;//触发标志位，捕获完成标志
   " |7 P+ I; h3 l/ u
7. float duty_cycle,frequency;//频率，占空比

复制代码

1. //使能相关定时器功能
   9 P% P. ]; D- }. x2 l2 s$ D( M; B# ~
2. HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_4);//开启PWM输出，不需要中断
   
3.         
   1 o* t- X$ j7 B. _- @& V
4. __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim8,TIM_CHANNEL_1);//清除更新中断标志位，防止一使能就进入更新中断
   . f5 ]) I& m' M9 S# \& m
5. HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim8);//使能定时器，更新中断
   ' m- ^" e& ~5 S3 c0 T
6. HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim8,TIM_CHANNEL_1);//使能定时器，使能捕获输入以及捕获中断

复制代码

1. //捕获数据处理
   4 t: Q& o; i# U  I6 n
2. while (1)
   
3.   {
   4 H6 K4 y  o! K$ S2 e0 ~" j  _
4. 
   5 t) t4 ^5 y( k5 {) E
5.                 if(end_flag==1)//捕获完成标志位
   & l* r/ `* N" s+ H
6.                 {
   
7.              duty_cycle=(float)(Period_cnt1*(arr+1)+ccr_cnt1+1)*100/(Period_cnt2*(arr+1)+ccr_cnt2+1);
   
8.                   frequency=(float)cnt_clk/(Period_cnt2*(arr+1)+ccr_cnt2+1);
   3 s- f# m$ h% V/ V0 V- M
9.                         printf("\r\n频率=%.2fHZ,占空比=%.2f%%\r\n",frequency,duty_cycle);
   
10.                         end_flag=0;//复位捕获完成标志
    # ~& q# C2 A2 e3 u% T: r- s* W
11.                         
    8 P8 J$ m4 D( e& s8 ^
12.                 }
    4 B; Y% Z# w7 X
13.   }

复制代码

0 f% \! ?+ _% c, b- O' A" R# l 3、中断回调函数（更新中断、捕获中断）（main.c）

1. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   % `" g. d1 }- |" I4 V1 A
2. {
   
3.         Period_cnt++;
   + w; t+ y; |! S4 G
4. }

复制代码

1. void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   
2. {
   2 @; x# a: _( R8 T0 J7 n2 Z
3.                                 switch(ic_flag)//触发标志位判断
   
4.                                 {
   
5.                                         case 0://第一个上升沿捕获
   ; ^- a, j0 a( ?& n
6.                                         {
   
7.                                                 __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim8,0);//清除计数器的计数
   6 {3 J/ o9 E6 Z1 ~2 G
8.                                                 ccr_cnt1=0;//初始化相关变量
   
9.                                                 ccr_cnt2=0;
   
10.                                                 Period_cnt=0;
    & |+ E. q$ C1 d  t
11.                                                 Period_cnt1=0;
    ( X! o0 M  s, x3 ~, ^$ S
12.                                                 Period_cnt2=0;
    8 y# g# A( z- I
13.                                                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim8,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); //设置成下降沿触发        
    
14.                                                 ic_flag=1;//更改捕获标志位，进入case1进行相关变量的处理。
    
15.                                                 break;
    
16.                                         }
    1 [* W3 G/ i/ X& J2 o5 Y! o7 t# t9 s
17.                                         case 1://第一个下降沿捕获
    
18.                                         {
    
19.                                                 ccr_cnt1=__HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim8,TIM_CHANNEL_1);//获取存放在CCR寄存器的值（捕获值）
    9 q5 C2 N, x- w" r" a4 x
20.                                                 Period_cnt1=Period_cnt;//获取第一个下降沿到来时的进入更新中断的次数
    
21.                                                 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim8,TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);        //设置成上升沿触发        
    ' u" Q" @( q. \8 @
22.                                                 ic_flag=2;        //更改捕获标志位，进入case2进行相关变量的处理
    
23.                                                 break;
    1 L; b5 Q: k2 N# w* D$ w
24.                                         }
    
25.                                         case 2://第二个上沿捕获        
    
26.                                         {
    & c6 m$ Z3 P: Z$ H6 F
27.                                                 ccr_cnt2=__HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim8,TIM_CHANNEL_1);//获取存放在CCR寄存器的值（捕获值）
    
28.                                                 Period_cnt2=Period_cnt;//获取第二个上升沿到来时的进入更新中断的次数
    
29.                                                 ic_flag=0;        //更改捕获标志位，进入case0进行相关变量的处理。
    
30.                                                 end_flag=1;//捕获完成标志
    ' N. Q0 \. Y7 L3 Y' X
31.                                                 break;
    
32.                                         }        
    
33.                                         default:
    
34.                                         break;
    
35.                                 }
    & @6 ]/ Y& L. z
36. }

复制代码

  ^& J6 O5 ?; u" a
关于普通的输入模式捕获PWM。主要工作流程：

5 Y' Z% \- ^  d0 D. }7 f. I4 f1、第一次捕获到上升沿，计数器清零，存捕获寄存器值的变量清零，存中断次数的变量清零。改变触发边沿为下降沿触发，并将触发标志位为设置为1，使下次下降沿触发时，能进行相对应的处理。

7 o5 ^1 d; Y9 O! q) C4 |2、第一次捕获到下降沿，将捕获寄存器（CCR寄存器）的值，中断次数存入相应的变量。同时更改触发边沿为上升沿触发，并将触发标志位为设置为2，使下次上升沿触发时，能进行相对应的处理。
4 p, |. i' N. u
3 N1 |& r+ T& ]( Q2 @; Y7 `3、第二次捕获到上升沿，再次将捕获寄存器（CCR寄存器）的值，中断次数存入相应的变量。将触发标志设置为0，目的为能够循环捕获。同时捕获完成标志为置1。

/ |* F% T& l0 P5 n 4、在main函数中，使用在while循环，使用if语句进行捕获标志的轮询，从而在捕获完成后进行相应的数据处理。

虽然目前代码的配置以及实验结果是没有问题的。但是在调试时候，碰到一个比较疑惑的问题，ARR的设置影响了捕获的准确性，比如在设置为999和1000的时候，同样是存在溢出的，也进行了溢出处理。但是AAR=999时候频率不稳定，AAR=1000频率正常。暂时还是没法找到合理的解释。
$ C8 h5 o6 F- H7 c