引言
輸入捕獲是STM32微控制器上可用的高級定時器功能之一。本文將指導您了解輸入捕獲的理論部分，提供一個實際範例，並討論常見問題的故障排除。在本文中，我們使用STM32H563微控制器。
1，輸入捕獲基礎
輸入捕捉是一項允許定時器記錄外部事件發生時間的功能。這對於測量輸入信號的頻率、週期或脈衝寬度特別有用。定時器在特定輸入引腳上檢測到邊緣（上升沿或下降沿）的時刻，會捕捉其計數器的值。
2，關鍵元件
- 定時器計數器 (Timer counter)：一個根據定時器時鐘遞增（或遞減）的暫存器。
- 捕獲/比較暫存器 (CCR)：存儲輸入捕獲事件發生時計數器的值。
- 輸入捕獲通道（Input capture channel）：用於檢測輸入信號的特定引腳及相關電路。
3，配置參數
- 邊沿選擇 (Edge selection)：確定捕捉發生在上升沿、下降沿，還是兩者都捕捉。
- 預分頻器 (Prescaler)：分頻定時器時鐘以調整計數器頻率。
- 濾波器 (Filter)：透過在捕捉前要求信號在指定持續時間內保持穩定來過濾噪聲。
4，實際範例
本範例旨在使用STM32H563上的定時器2測量外部信號的頻率
硬體設定：將外部訊號連接到定時器2通道1的輸入腳位 (PA0)。
步驟 1：設定時鐘
在本範例中，HCLK時鐘設定為125MHz。定時器2連接到APB1（請參考數據手冊中的框圖來檢查定時器時鐘）。
步驟 2：設定計時器
- 點擊「Configuration（配置）」選項卡。
- 選擇TIM2並為Channel 1（通道1）選擇Input capture direct mode（輸入捕獲直接模式）。
以下公式確定計時器的計數器時鐘頻率 (CK_CNT)：
CK_CNT = HCLK / (PSC + 1)
其中：
- HCLK是系統時鐘頻率（本例中為125MHz）。
- PSC 是預分頻器值。
計時器週期由自動重載暫存器 (ARR) 值和計數器時鐘頻率決定，公式為：
周期 = (ARR + 1) ∗ (1 / CKCNT)
其中：
- ARR是自動重載暫存器值。
- CK_CNT 是計數器時鐘頻率。
例如，對於期望的1 ms週期，且CK_CNT=1MHz，我們可以選擇PSC=124，這將時鐘除以125。使用週期公式，ARR=1000-1=999。
步驟 3：啟用計時器中斷
步驟 4：配置 GPIO 引腳
- 在 Pinout & Configuration（引腳分配和配置）選項卡中，選擇連接到輸入信號的引腳（TIM2_CH1 的 PA0）。
- 確保引腳配置為Alternate Function PP（複用功能推挽），並設置為正確的定時器通道。
步驟 5：生成專案程式碼
在中斷模式下啟動輸入捕獲
void TIM2_Start_IC(void)
{
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
}我們使用的變數是：
captureValue：儲存計時器計數器的當前捕捉值
previousCaptureValue：儲存計時器計數器的先前捕獲值。用於計算兩次連續捕獲事件之間的時間差。
頻率：根據捕獲值存儲計算出的輸入信號頻率
處理輸入捕獲中斷
uint32_t captureValue = 0;
uint32_t previousCaptureValue = 0;
uint32_t frequency = 0;
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) {
captureValue = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / (captureValue - previousCaptureValue);
previousCaptureValue = captureValue;
}
}
5，已知問題故障排除
以下是使用者最可能遇到的問題及其最可能的原因。
5.1. 未偵測到捕獲事件
- 檢查引腳配置確保輸入引腳已正確配置為定時器的多工功能。
- 驗證信號完整性確保輸入信號乾淨且符合微控制器要求的電壓水平。如果信號有雜訊，請考慮使用濾波器。
5.2. 頻率測量不正確
- 調整預分頻器如果測量的頻率過高或過低，請調整預分頻器以使計數值處於可測量範圍內。
- 對輸入信號進行去抖動使用輸入濾波器功能對噪聲信號進行去抖動。
5.3. 中斷未觸發
- 啟用 NVIC確保 NVIC 已配置為處理計時器中斷。
- 檢查定時器時鐘驗證定時器時鐘已啟用且正在運行。
5.4. 溢出和回繞
- 處理溢出：如果輸入信號的週期長於計時器的週期，則需要實現邏輯來處理計數器溢出。
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