[嵌入式]STM32笔记：脉冲宽度计 单输入捕获+中断方式

本文介绍如何用STM32F107VC(Waveshare Open107V实验板)实现高精度的脉冲宽度计（占空比）。

开发环境：

IDE：STM32CubeIDE 1.8

固件库：STM32Cube_FW_F1_V1.8.4

函数发生:RIGOL DG5072函数信号发生器，产生0-3.3V的方波，10KHz

硬件：Waveshare Open107V，STM32F107VC, 晶振25MHz，工作频率72MHz

思路：

*利用定时器的输入捕获功能测量方波的占空比，时钟为系统时钟72MHz。

*将Channel 1 (CH1)设为上升沿捕获，信号同时输入到CH1

*启用CH1输入捕获中断，在中断产生时，切换上升沿出发或下降沿触发，在信号上升沿，CH1的比较寄存器自动获得当前计数值，存入数组tcBuf[0][n]，随后切换为下降沿触发，在信号下降沿，CH1的比较寄存器自动获得当前计数值，存入tcBuf[1][n].

*用TIM2定时中断，每1秒钟计算一次脉冲宽度、频率值和占空比，发送到串口1。使用一组数据即可，或者可以多组取平均，或者进行滤波以提高精度。

*在串口1收到"DATA"指令时，停止全局中断，将tcBuf[0][0...1023]和tcBuf[1][0...1023]依次发回计算机。然后开启全局中断，继续。

测试结果：

注意：
? ? ? ? *对于1kHz以下的频率，一个周期超过了一次TIM1(16bit)的计数，需要进行更为复杂的处理。
? ? ? ? *频率越高，精度越低。
? ? ? ? *10kHz信号的理论分辨率：1/7200 * 100% = 0.014%，实验结果符合的很好。

? ? ? ? *另外，占空比接近100%的时候，测量结果是不可靠的。相比之下，DMA方式更为可靠。

? ? ? ? 为什么？请热烈讨论。。。

关键代码：??

//全局变量
uint16_t tcBuf[2][BUF_SIZE] = {0};
volatile uint8_t polarity = 0;
volatile uint16_t tcBufEnd = 0;

//TIM CH1 输入捕获中断响应


void HAL_TIM_IC_CaptureCallback( TIM_HandleTypeDef *  htim )
{
	//if(htim->Instance == htim1.Instance)
	if(SET == __HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(htim, TIM_IT_CC1))
	{
		//BSP_LED2_Toggle();
		//only Channel 1 is enabled, if there is any other actions, more judgments should be done here.
		if(0 == polarity)	//Rising edge
		{
			 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
			 tcBuf[0][tcBufEnd] = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);
			 polarity = 1;
		}
		else				//Falling edge
		{
			 __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
			 tcBuf[1][tcBufEnd] = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);
			 polarity = 0;
			tcBufEnd++;
			if(tcBufEnd >= BUF_SIZE) tcBufEnd = 0;
		}
	}
}

//计算脉冲宽度，频率和占空比

/* USER CODE BEGIN 4 */
void GetPWM(void)
{
	uint16_t lenPulse = 0, lenPeriod;
	float pr = 0;
	lenPeriod = (tcBuf[0][1] > tcBuf[0][0]) ?  (tcBuf[0][1] - tcBuf[0][0]) : (0xFFFF - tcBuf[0][0] + tcBuf[0][1]);
	lenPulse =  (tcBuf[1][0] > tcBuf[0][0]) ?  (tcBuf[1][0] - tcBuf[0][0]) : (0xFFFF - tcBuf[0][0] + tcBuf[1][0]);
	if(lenPeriod != 0)
	{
		if(lenPulse > lenPeriod)
		{
			lenPulse = 0xFFFF - lenPulse;
			pr = 100.0f - (float)lenPulse * 100.0f / lenPeriod;
		}
		else pr = (float)lenPulse * 100.0f / lenPeriod;

		printf("Duty Ratio: %.3f\n", pr);

		pr = (float)lenPulse / 72.0f;

		printf("Pulse width: %.3f us\n", pr);

		pr = 72000000.0f / lenPeriod;

		printf("Period: %.1f Hz\n\n", pr);
	}
	else printf("Period: 0 Hz. No Input?? \n\n");
}

详细代码，请参考：

脉冲宽度计（占空比）单输入捕获+中断方式（STM32+CubeIDE+HAL）-硬件开发文档类资源-CSDN下载

DMA方式请参考：

STM32笔记：高精度脉冲宽度计 双输入捕获+DMA方式_st01lsp的专栏-CSDN博客