一个通道如何捕获PWM的频率和占空比？

一，前言

正常情况是双通道捕获PWM波，这种方法简单且准确，但是它占用的资源太多了，因为它使用定时器的两个通道，且这两个通道映射在一个通道上，同时配置一路捕获为触发定时器复位，所以只能使用2个通道来捕获。虽然也实现了捕获 PWM 的功能，但是代价也太大了，且很难同时捕获多个 PWM ，那有没有更好的方法呢？本文介绍了另一种捕获 PWM 的方法，只使用任何一路定时器的输入捕获，就可以测 PWM 的频率和占空比。

二、捕获PWM原理

双通道就是上图的原理，利用两路输入捕获上升沿和下降沿，就能很简单的测出 PWM 频率和占空比。

分析上图，最开始捕获上升沿，在上升沿到来后开始捕获，然后转为捕获下降沿，捕获接下来的两个下降沿，依据两个下降沿之间计数的差值即可计算出PWM的总脉宽，从而计算出PWM频率，然后由第一个下降沿的计数值可以计算得出PWM高电平的脉宽，即可计算出PWM的占空比。有的人可能会问，那我为什么不可以以上升沿开始捕获，然后连续捕获下降沿和下一个上升沿呢？理论上这样是绝对没问题的，但是你想过没有，既然可以这样，那么 《STM32参考手册》上为什么要用两路输入捕获来测PWM？问题就在于 PWM的占空比以及频率。当PWM频率很快的时候，上升沿和下降沿切换的速度很快，而用一路输入捕获在很短的时间内切换捕获上升沿以及下降沿，很可能导致上升沿或者下降沿没捕捉到的情况。就比如PWM高电平的时间很短，你刚捕获到上升沿，然后切换捕捉下降沿，结果PWM的下降沿已经过去了。使用我的方法测PWM波的时候，从图中可以看到，至少两个下降沿的捕获是不会有问题的，也就是说，PWM频率的测量是不会出错的。而在从捕获上升沿到切换捕获下降沿的时候，上述捕获不到的问题依然会发生，那为什么我的方法就可以而其他方法就不行呢。原因就在于，上面已经提到过，我的方法PWM脉宽测量是没问题的，那么我就可以比较第一个下降沿时的计数值CNT1和CNT2(PWM脉宽的计数值)，如果CNT1大，那表示遗漏了一个下降沿，那么高电平的计数值为CNT1-CNT2，反之高电平的计数值为CNT1。

一路输入捕获的配置比两路的配置简单，就是普通的输入捕获。具体的代码这里就不贴出来了，可以去参考我上一篇文章。这里把关键的捕获中断服务函数贴出来：代码如下：

u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态static u16 TIM5CH1_CNTTIME=0;u32 TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0; //输入捕获值u32 TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=0; //定时器5中断服务程序 void TIM5_IRQHandler(void){ if(!(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80))//还未成功捕获{if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了{TIM5CH1_CAPTURE_VAL+=65536;}TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update); //清除中断标志位}if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件{if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x20) //捕获到第二个下降沿{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 设置为上升沿捕获}else if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到第一个下降沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X20; //标记成功捕获到一次下降沿TIM5CH1_CAPTURE_HIGHVAL=TIM5CH1_CAPTURE_VAL+TIM5->CCR1-TIM5CH1_CNTTIME;}else //还未开始,第一次捕获上升沿{TIM5CH1_CNTTIME=TIM5->CCR1;TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿TIM5->CCER |= (1<<1); //CC1P=1 设置为下降沿捕获}TIM5->SR&=0xfffd;// TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1); //清除中断标志位} }elseTIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位}