一個(gè)通道如何捕獲PWM的頻率和占空比？

一，前言

正常情況是雙通道捕獲PWM波，這種方法簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，但是它占用的資源太多了，因?yàn)樗褂?a href="http://srfitnesspt.com/tags/定時(shí)器/" target="_blank">定時(shí)器的兩個(gè)通道，且這兩個(gè)通道映射在一個(gè)通道上，同時(shí)配置一路捕獲為觸發(fā)定時(shí)器復(fù)位，所以只能使用2個(gè)通道來(lái)捕獲。雖然也實(shí)現(xiàn)了捕獲 PWM 的功能，但是代價(jià)也太大了，且很難同時(shí)捕獲多個(gè) PWM ，那有沒(méi)有更好的方法呢？本文介紹了另一種捕獲 PWM 的方法，只使用任何一路定時(shí)器的輸入捕獲，就可以測(cè) PWM 的頻率和占空比。

二、捕獲PWM原理

雙通道就是上圖的原理，利用兩路輸入捕獲上升沿和下降沿，就能很簡(jiǎn)單的測(cè)出 PWM 頻率和占空比。

分析上圖，最開(kāi)始捕獲上升沿，在上升沿到來(lái)后開(kāi)始捕獲，然后轉(zhuǎn)為捕獲下降沿，捕獲接下來(lái)的兩個(gè)下降沿，依據(jù)兩個(gè)下降沿之間計(jì)數(shù)的差值即可計(jì)算出PWM的總脈寬，從而計(jì)算出PWM頻率，然后由第一個(gè)下降沿的計(jì)數(shù)值可以計(jì)算得出PWM高電平的脈寬，即可計(jì)算出PWM的占空比。有的人可能會(huì)問(wèn)，那我為什么不可以以上升沿開(kāi)始捕獲，然后連續(xù)捕獲下降沿和下一個(gè)上升沿呢？理論上這樣是絕對(duì)沒(méi)問(wèn)題的，但是你想過(guò)沒(méi)有，既然可以這樣，那么 《STM32參考手冊(cè)》上為什么要用兩路輸入捕獲來(lái)測(cè)PWM？問(wèn)題就在于 PWM的占空比以及頻率。當(dāng)PWM頻率很快的時(shí)候，上升沿和下降沿切換的速度很快，而用一路輸入捕獲在很短的時(shí)間內(nèi)切換捕獲上升沿以及下降沿，很可能導(dǎo)致上升沿或者下降沿沒(méi)捕捉到的情況。就比如PWM高電平的時(shí)間很短，你剛捕獲到上升沿，然后切換捕捉下降沿，結(jié)果PWM的下降沿已經(jīng)過(guò)去了。使用我的方法測(cè)PWM波的時(shí)候，從圖中可以看到，至少兩個(gè)下降沿的捕獲是不會(huì)有問(wèn)題的，也就是說(shuō)，PWM頻率的測(cè)量是不會(huì)出錯(cuò)的。而在從捕獲上升沿到切換捕獲下降沿的時(shí)候，上述捕獲不到的問(wèn)題依然會(huì)發(fā)生，那為什么我的方法就可以而其他方法就不行呢。原因就在于，上面已經(jīng)提到過(guò)，我的方法PWM脈寬測(cè)量是沒(méi)問(wèn)題的，那么我就可以比較第一個(gè)下降沿時(shí)的計(jì)數(shù)值CNT1和CNT2(PWM脈寬的計(jì)數(shù)值)，如果CNT1大，那表示遺漏了一個(gè)下降沿，那么高電平的計(jì)數(shù)值為CNT1-CNT2，反之高電平的計(jì)數(shù)值為CNT1。

一路輸入捕獲的配置比兩路的配置簡(jiǎn)單，就是普通的輸入捕獲。具體的代碼這里就不貼出來(lái)了，可以去參考我上一篇文章。這里把關(guān)鍵的捕獲中斷服務(wù)函數(shù)貼出來(lái)：代碼如下：

u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //輸入捕獲狀態(tài)static u16 TIM5CH1_CNTTIME=0;u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; //輸入捕獲值u32 TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=0; //定時(shí)器5中斷服務(wù)程序 void TIM5_IRQHandler(void){ if(!(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80))//還未成功捕獲{if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已經(jīng)捕獲到高電平了{(lán)TIM5CH1_CAPTURE_VAL+=65536;}TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位}if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕獲1發(fā)生捕獲事件{if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x20) //捕獲到第二個(gè)下降沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;TIM5CH1_CAPTURE_VAL+=TIM5->CCR1-TIM5CH1_CNTTIME-TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL;if(TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL>TIM5CH1_CAPTURE_VAL)TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL-=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;else if(TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL==TIM5CH1_CAPTURE_VAL)TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=0;TIM5->CCER &= ~(1<<1); //CC1P=0 設(shè)置為上升沿捕獲}else if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕獲到第一個(gè)下降沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X20; //標(biāo)記成功捕獲到一次下降沿TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=TIM5CH1_CAPTURE_VAL+TIM5->CCR1-TIM5CH1_CNTTIME;}else //還未開(kāi)始,第一次捕獲上升沿{TIM5CH1_CNTTIME=TIM5->CCR1;TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //標(biāo)記捕獲到了上升沿TIM5->CCER |= (1<<1); //CC1P=1 設(shè)置為下降沿捕獲}TIM5->SR&=0xfffd;// TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1); //清除中斷標(biāo)志位} }elseTIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位}