ARM笔记-----输入捕获

2024-01-03 15:54:07
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输入捕获可以对输入的信号的上升沿、下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉
宽，和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种。
输入捕获的大概的原理
? ??当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器 CNT 的值锁存到捕获寄 存器 CCR 中，把前后两次捕获到的 CCR 寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。
输入通道
? ? ? ?需要被测量的信号从定时器的外部引脚 TIMx_CH1/2/3/4 进入，通常叫 TI1/2/3/4 ，在后面的捕获讲解中对于要被测量的信号我们都以 TIx 为标准叫法。
输入滤波器和边沿检测器
? ? ? 当输入的信号存在高频干扰的时候，我们需要对输入信号进行滤波，即进行重新采样，根据采样定律，采样的频率必须大于等于两倍的输入信号。比如输入的信号为 1M ，又存在高频的信号干
扰，那么此时就很有必要进行滤波，我们可以设置采样频率为 2M ，这样可以在保证采样到有效
信号的基础上把高于 2M 的高频干扰信号过滤掉。
滤波器的配置由 CR1 寄存器的位 CKD[1:0] 和 CCMR1/2 的位 ICxF[3:0] 控制。从 ICxF 位的描述
可知，采样频率 f SAMPLE 可以由 f CK_INT 和 f DTS 分频后的时钟提供，其中是 f CK_INT 内部时钟， f DTS
是 f CK_INT 经过分频后得到的频率，分频因子由 CKD[1:0] 决定，可以是不分频， 2 分频或者是 4
分频。
边沿检测器用来设置信号在捕获的时候是什么边沿有效，可以是上升沿，下降沿，或者是双边沿，
具体的由 CCER 寄存器的位 CCxP 和 CCxNP 决定。
捕获通道
捕获通道就是图中的 IC1/2/3/4 ，每个捕获通道都有相对应的捕获寄存器 CCR1/2/3/4 ，当发生捕获
的时候，计数器 CNT 的值就会被锁存到捕获寄存器中。
这里我们要搞清楚输入通道和捕获通道的区别，输入通道是用来输入信号的，捕获通道是用来捕
获输入信号的通道，一个输入通道的信号可以同时输入给两个捕获通道。比如输入通道 TI1 的信
号经过滤波边沿检测器之后的 TI1FP1 和 TI1FP2 可以进入到捕获通道 IC1 和 IC2 ，其实这就是我
们后面要讲的 PWM 输入捕获，只有一路输入信号（ TI1 ）却占用了两个捕获通道（ IC1 和 IC2 ）。
当只需要测量输入信号的脉宽时候，用一个捕获通道即可。输入通道和捕获通道的映射关系具体
由寄存器 CCMRx 的位 CCxS[1:0] 配置。
预分频器
ICx 的输出信号会经过一个预分频器，用于决定发生多少个事件时进行一次捕获。具体的由寄存
器 CCMRx 的位 ICxPSC 配置，如果希望捕获信号的每一个边沿，则不分频。
捕获寄存器
经过预分频器的信号 ICxPS 是最终被捕获的信号，当发生捕获时（第一次），计数器 CNT 的值会
被锁存到捕获寄存器 CCR 中，还会产生 CCxI 中断，相应的中断位 CCxIF （在 SR 寄存器中）会
被置位，通过软件或者读取 CCR 中的值可以将 CCxIF 清 0 。如果发生第二次捕获（即重复捕获：
CCR 寄存器中已捕获到计数器值且 CCxIF 标志已置 1 ），则捕获溢出标志位 CCxOF （在 SR 寄存器中）会被置位，CCxOF 只能通过软件清零。
输出比较
输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号，有冻结、将通道 X （ x=1,2,3,4 ）设置为
匹配时输出有效电平、将通道 X 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变为无效电平、强制变
为有效电平、 PWM1 和 PWM2 这八种模式，具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0]
配置。其中 PWM 模式是输出比较中的特例，使用的也最多
比较寄存器
当计数器 CNT 的值跟比较寄存器 CCR 的值相等的时候，输出参考信号 OCxREF 的信号的极性
就会改变，其中 OCxREF=1 （高电平）称之为有效电平， OCxREF=0 （低电平）称之为无效电平，
并且会产生比较中断 CCxI ，相应的标志位 CCxIF （ SR 寄存器中）会置位。然后 OCxREF 再经过
一系列的控制之后就成为真正的输出信号 OCx/OCxN
死区发生器
在生成的参考波形 OCxREF 的基础上，可以插入死区时间，用于生成两路互补的输出信号 OCx
和 OCxN ，死区时间的大小具体由 BDTR 寄存器的位 DTG[7:0] 配置。死区时间的大小必须根据与
输出信号相连接的器件及其特性来调整。下面我们简单举例说明下带死区的 PWM 信号的应用，
我们以一个板桥驱动电路为例。
在这个半桥驱动电路中， Q1 导通， Q2 截止，此时我想让 Q1 截止 Q2 导通，肯定是要先让 Q1 截
止一段时间之后，再等一段时间才让 Q2 导通，那么这段等待的时间就称为死区时间，因为 Q1
关闭需要时间（由 MOS 管的工艺决定）。如果 Q1 关闭之后，马上打开 Q2 ，那么此时一段时间
内相当于 Q1 和 Q2 都导通了，这样电路会短路。
图 带死区插入的互补输出 是针对上面的半桥驱动电路而画的带死区插入的 PWM 信号，图中的死区时间要根据 MOS 管的工艺来调节。
输入捕获应用
输入捕获一般应用在两个方面，一个方面是脉冲跳变沿时间测量，另一方面是 PWM 输入测量。
测量脉宽或者频率
测量频率
当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR
中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并
把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。当出现第二次上升沿时，发生第二次捕获，计数器 CNT
的值会再次被锁存到捕获寄存器 CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器
的值读取到 value3 中，并清除捕获记录标志。利用 value3 和 value1 的差值我们就可以算出信号的 周期（频率）。
测量脉宽
当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR
中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并
把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。然后把捕获边沿改变为下降沿捕获，目的是捕获后面的
下降沿。当下降沿到来的时候，发生第二次捕获，计数器 CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器
CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value3 中，并清除捕获
记录标志。然后把捕获边沿设置为上升沿捕获。
在测量脉宽过程中需要来回的切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发
生溢出，溢出的时候会产生更新中断，我们可以在中断里面对溢出进行记录处理。
PWM 输入模式
测量脉宽和频率还有一个更简便的方法就是使用 PWM 输入模式，该模式是输入捕获的特例，只

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