STM32定时器精确捕获PWM波形及占空比测量方法

STM32微控制器是ST公司生产的一款广泛使用的32位ARM Cortex-M系列微控制器，它支持多种外设功能，包括定时器。在许多嵌入式系统应用中，需要使用定时器来捕获外部信号的频率和占空比，特别是当这些信号是PWM（脉冲宽度调制）波形时。PWM波形广泛用于控制电机速度、LED亮度、电源管理等。 首先，我们需要了解什么是PWM信号和占空比。PWM信号是一种周期性信号，其特点是在一个周期内，信号的高电平持续时间（脉冲宽度）与周期总时间的比例是可变的。占空比即为脉冲宽度与周期总时间的比值，它决定了信号“开”和“关”的时间比例，用百分比表示。 使用STM32定时器捕获PWM信号涉及以下几个关键步骤： 1. 选择合适的定时器：STM32系列微控制器拥有多个定时器，包括基本定时器、通用定时器和高级控制定时器等。对于捕获PWM信号，通用定时器和高级控制定时器由于提供了输入捕获功能，更适合使用。在选择定时器时，应考虑其精度、分辨率、可用通道数量和中断能力。 2. 配置定时器时钟源：为了确保定时器正常工作，需要为其配置合适的时钟源。STM32的定时器可以使用内部时钟或者由其他时钟源（如外部引脚）触发。 3. 配置输入捕获通道：在通用定时器或高级控制定时器中选择一个或多个通道作为输入捕获通道，并将其配置为输入模式。在输入捕获模式下，定时器计数器的值会在输入引脚检测到信号的边沿（上升沿、下降沿或两者）时被锁存。 4. 配置中断（可选）：为了处理捕获事件，可能需要配置相应的中断。在捕获到一个PWM周期时，定时器可以触发中断，中断服务例程可以读取捕获值并计算占空比。 5. 计算PWM信号的频率和占空比： - 频率计算：通过测量连续两个上升沿或两个下降沿之间的时间，可以计算出PWM信号的频率。利用定时器的计数值和预设的时钟频率，可以算出这个时间间隔，进而得到频率。 - 占空比计算：占空比可以通过比较捕获到的高电平宽度与整个周期宽度的比例来得到。假设在连续两次上升沿之间捕获了高电平宽度T_on，以及整个周期宽度T_total（T_on + T_off），那么占空比可以表示为T_on/T_total。 6. 使用DMA传输（可选）：为了减少CPU负担，可使用DMA（直接内存访问）传输定时器捕获值到内存。在某些复杂的应用中，这可以提高系统的响应速度和效率。 7. 编写程序代码：结合以上配置，编写相应的程序代码，并在代码中设置好定时器的捕获比较值、中断服务例程以及主循环中的相关处理逻辑。 在实际应用中，根据不同的PWM信号特点和系统需求，以上步骤可能需要调整和优化。STM32提供了丰富的库函数和寄存器操作接口，帮助开发者快速实现这些功能。同时，集成开发环境（IDE）和软件开发套件（SDK）的使用，也大大简化了上述配置的复杂度，使得开发者可以专注于应用逻辑的实现。 总之，STM32微控制器的定时器捕获PWM波形及其占空比是一种常见的应用技术，通过上述步骤和方法可以灵活实现各种基于PWM的控制和监测功能。