STM32标准库-输入捕获

一、输入捕获

1.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

2.频率测量

在这里插入图片描述

测频法适合测量高频信号，测周法适合测量低频信号。测频法要求信号频率要稍微高一些。那对于测周法就要求信号频率低一些了，低频信号周期比较长，计次就会比较多，有助于减小误差。
对应图上，当待测信号频率小于中介频率时，测周法误差更小，选用测周法更合适。当待测信号频率大于中间频率时，测频法误差更小，选用测频法更合适。

3.输入捕获通道

在这里插入图片描述

4.主从触发模式

在这里插入图片描述

主从触发模式就是主模式、从模式和触发源选择这三个功能的简称。
其中主模式可以将定时器内部的信号映射到TRGO引脚。用于触发别的外设。所以这部分叫做主模式。
从模式，就是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，也就是被别的信号控制，所以这部分叫从模式。
触发源选择就是选择从模式的触发信号源的，你可以认为它是从模式的一部分。触发源选择指定的一个信号，得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以在这个列表里选择一项操作来自动执行。

5.输入捕获基本结构

在这里插入图片描述

6.PWMI基本结构

在这里插入图片描述

配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比。这个PWM模式就是PWM的输入模式，是专门为测量PWM频率和占空比设计的。
PWM模式和主从触发模式设计的非常巧妙，把这两个功能结合起来测量频率占空比，就是硬件全自动执行。软件不需要进行任何干预，也不需要进行中断，需要测量的时候直接读取CCR计算器，极大的减轻了软件的压力。

二、输入捕获模式测频率

1.接线图

在这里插入图片描述

2.代码

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化IC_Init();			//输入捕获初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		//1行1列显示字符串Freq:00000Hz/*使用PWM模块提供输入捕获的测试信号*/PWM_SetPrescaler(720 - 1);					//PWM频率Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不断刷新显示输入捕获测得的频率}
}

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：输入捕获初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void IC_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6引脚初始化为上拉输入/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//选择TIM3为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //预分频器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的时基单元/*输入捕获初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//极性，选择为上升沿触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕获预分频，选择不分频，每次信号都触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//输入信号交叉，选择直通，不交叉TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//将结构体变量交给TIM_ICInit，配置TIM3的输入捕获通道/*选择触发源及从模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//触发源选择TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//从模式选择复位//即TI1产生上升沿时，会触发CNT归零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定时器开始运行
}/*** 函    数：获取输入捕获的频率* 参    数：无* 返 回 值：捕获得到的频率*/
uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//测周法得到频率fx = fc / N，这里不执行+1的操作也可
}

IC.c

#ifndef __IC_H
#define __IC_Hvoid IC_Init(void);
uint32_t IC_GetFreq(void);#endif

3.相关API

1. `void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);`

功能：使能或禁用 APB1 总线上的外设时钟
参数：

```
RCC_APB1Periph
```
：选择 APB1 外设（x 为外设枚举值）
- 可选值（部分）：
  - RCC_APB1Periph_TIM2：TIM2 定时器
  - RCC_APB1Periph_TIM3：TIM3 定时器（输入捕获用）
  - RCC_APB1Periph_I2C1：I2C1 接口
```
NewState
```
：时钟使能状态
- 可选值：
  - ENABLE：使能时钟
  - DISABLE：禁用时钟
    返回值：无

2. `void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);`

功能：初始化 GPIO 引脚的模式、速度等参数
参数：

```
GPIOx
```
：选择 GPIO 端口（x 为端口字母）
- 可选值：
  - GPIOA、GPIOB、GPIOC等（如 PA6 对应GPIOA）
```
GPIO_InitStruct
```
：指向 GPIO 配置结构体的指针
- 结构体成员（部分）：
  - ```
  GPIO_Mode
```
  ：引脚模式
  - 可选值：
    - GPIO_Mode_IPU：上拉输入（输入捕获用）
    - GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出
- ```
GPIO_Pin
```
    ：引脚号
    - 可选值：
      - GPIO_Pin_0~GPIO_Pin_15（如 PA6 对应GPIO_Pin_6）
  - ```
  GPIO_Speed
```
  ：输出速度（输入模式无效）
  - 可选值：
    - GPIO_Speed_10MHz、GPIO_Speed_50MHz
      返回值：无

3. `void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);`

功能：选择定时器的时钟源为内部时钟（默认配置）
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器（x 为定时器编号）
- 可选值：
  - TIM2、TIM3（输入捕获用）、TIM4等
    返回值：无

4. `void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);`

功能：配置定时器的时基参数（计数周期、分频等）
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
```
TIM_TimeBaseInitStruct
```
：指向时基配置结构体的指针
- 结构体成员（部分）：
  - ```
  TIM_Period
```
  ：自动重装值（ARR）
  - 可选值：
    - 0~65535（16 位计数器，如65535对应最大周期）
- ```
TIM_Prescaler
```
    ：预分频值（PSC）
    - 可选值：
      - 0~65535（如71对应 72 分频，计数器时钟 1MHz）
  - ```
  TIM_CounterMode
```
  ：计数模式
  - 可选值：
    - TIM_CounterMode_Up：向上计数（输入捕获用）
    - TIM_CounterMode_Down：向下计数
      返回值：无

5. `void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);`

功能：初始化定时器的输入捕获通道参数
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
```
TIM_ICInitStruct
```
：指向输入捕获配置结构体的指针
- 结构体成员（部分）：
  - ```
  TIM_Channel
```
  ：捕获通道
  - 可选值：
    - TIM_Channel_1：通道 1（输入捕获用）
    - TIM_Channel_2~TIM_Channel_4
- ```
TIM_ICPolarity
```
    ：捕获极性
    - 可选值：
      - TIM_ICPolarity_Rising：上升沿捕获（输入捕获用）
      - TIM_ICPolarity_Falling：下降沿捕获
  - ```
  TIM_ICFilter
```
  ：输入滤波器参数
  - 可选值：
    - 0x0~0xF（如0xF表示最强滤波，抗干扰）
      返回值：无

6. `void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TS);`

功能：选择定时器从模式的触发源
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
```
TIM_TS
```
：触发源选择
- 可选值（输入捕获相关）：
  - TIM_TS_TI1FP1：使用通道 1 的滤波后信号（输入捕获用）
  - TIM_TS_TI2FP2：使用通道 2 的滤波后信号
    返回值：无

7. `void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);`

功能：配置定时器的从模式行为（如复位、门控）
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
```
TIM_SlaveMode
```
：从模式类型
- 可选值：
  - TIM_SlaveMode_Reset：复位模式（输入捕获用，触发时计数器归零）
  - TIM_SlaveMode_Gated：门控模式（触发有效时计数器运行）
    返回值：无

8. `void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);`

功能：启动或停止定时器计数
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
```
NewState
```
：定时器使能状态
- 可选值：
  - ENABLE：启动定时器（输入捕获用）
  - DISABLE：停止定时器
    返回值：无

9. `uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);`

功能：获取定时器通道 1 的捕获值（CCR1）
参数：

```
TIMx
```
：选择定时器
- 可选值：
  - TIM3（输入捕获用）、TIM2、TIM4等
    返回值：
通道 1 的捕获寄存器值（0~65535，对应两次上升沿间的计数值）

现象:测量波形的输入口是PA6，用一根线把PA0和PA6连在一起，这样就能测量自己PWM模块产生波形的频率。

三、PWMI模式测频率占空比

1.接线图

在这里插入图片描述

2.代码

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化IC_Init();			//输入捕获初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		//1行1列显示字符串Freq:00000HzOLED_ShowString(2, 1, "Duty:00%");			//2行1列显示字符串Duty:00%/*使用PWM模块提供输入捕获的测试信号*/PWM_SetPrescaler(720 - 1);					//PWM频率Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不断刷新显示输入捕获测得的频率OLED_ShowNum(2, 6, IC_GetDuty(), 2);	//不断刷新显示输入捕获测得的占空比}
}

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：输入捕获初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void IC_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6引脚初始化为上拉输入/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//选择TIM3为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //预分频器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的时基单元/*PWMI模式初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//极性，选择为上升沿触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕获预分频，选择不分频，每次信号都触发捕获TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//输入信号交叉，选择直通，不交叉TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);						//将结构体变量交给TIM_PWMIConfig，配置TIM3的输入捕获通道//此函数同时会把另一个通道配置为相反的配置，实现PWMI模式/*选择触发源及从模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//触发源选择TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//从模式选择复位//即TI1产生上升沿时，会触发CNT归零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定时器开始运行
}/*** 函    数：获取输入捕获的频率* 参    数：无* 返 回 值：捕获得到的频率*/
uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//测周法得到频率fx = fc / N，这里不执行+1的操作也可
}/*** 函    数：获取输入捕获的占空比* 参    数：无* 返 回 值：捕获得到的占空比*/
uint32_t IC_GetDuty(void)
{return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);	//占空比Duty = CCR2 / CCR1 * 100，这里不执行+1的操作也可
}

IC.h

#ifndef __IC_H
#define __IC_Hvoid IC_Init(void);
uint32_t IC_GetFreq(void);
uint32_t IC_GetDuty(void);#endif

现象：

硬件连接：

PWM 输出（PA8） → 输入捕获引脚（PA6）
OLED 显示屏通过 I2C 接口连接（通常为 PB6/PB7）

参数配置：

PWM 频率：72MHz / (720) / 100 = 1kHz
PWM 占空比：50 / 100 = 50%

输入捕获配置：

TIM3 通道 1（PA6）配置为上升沿捕获，用于测量频率和占空比
从模式设为复位模式，确保每次上升沿触发计数器归零
2. 实时显示效果
OLED 显示内容：

Freq:00000Hz  
Duty:00%