一、輸入捕獲

1.簡介

• IC（Input Capture）輸入捕獲輸入

• 捕獲模式下，當通道輸入引腳出現指定電平跳變時，當前CNT的值將被鎖存到CCR中，可用于測量PWM波形的頻率、占空比、脈沖間隔、電平持續時間等參數

• 每個高級定時器和通用定時器都擁有4個輸入捕獲通道

• 可配置為PWMI模式，同時測量頻率和占空比

• 可配合主從觸發模式，實現硬件全自動測量

2.頻率測量

• 測頻法適合測量高頻信號，測周法適合測量低頻信號。測頻法要求信號頻率要稍微高一些。那對于測周法就要求信號頻率低一些了，低頻信號周期比較長，計次就會比較多，有助于減小誤差。
• 對應圖上，當待測信號頻率小于中介頻率時，測周法誤差更小，選用測周法更合適。當待測信號頻率大于中間頻率時，測頻法誤差更小，選用測頻法更合適。

3.輸入捕獲通道

4.主從觸發模式

• 主從觸發模式就是主模式、從模式和觸發源選擇這三個功能的簡稱。
• 其中主模式可以將定時器內部的信號映射到TRGO引腳。用于觸發別的外設。所以這部分叫做主模式。
• 從模式，就是接收其他外設或者自身外設的一些信號，用于控制自身定時器的運行，也就是被別的信號控制，所以這部分叫從模式。
• 觸發源選擇就是選擇從模式的觸發信號源的，你可以認為它是從模式的一部分。觸發源選擇指定的一個信號，得到TRGI，TRGI去觸發從模式，從模式可以在這個列表里選擇一項操作來自動執行。

5.輸入捕獲基本結構

6.PWMI基本結構

• 配置為PWMI模式，同時測量頻率和占空比。這個PWM模式就是PWM的輸入模式，是專門為測量PWM頻率和占空比設計的。
• PWM模式和主從觸發模式設計的非常巧妙，把這兩個功能結合起來測量頻率占空比，就是硬件全自動執行。軟件不需要進行任何干預，也不需要進行中斷，需要測量的時候直接讀取CCR計算器，極大的減輕了軟件的壓力。

二、輸入捕獲模式測頻率

1.接線圖

2.代碼

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化IC_Init();			//輸入捕獲初始化/*顯示靜態字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		//1行1列顯示字符串Freq:00000Hz/*使用PWM模塊提供輸入捕獲的測試信號*/PWM_SetPrescaler(720 - 1);					//PWM頻率Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不斷刷新顯示輸入捕獲測得的頻率}
}

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：輸入捕獲初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void IC_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//開啟TIM3的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//將PA6引腳初始化為上拉輸入/*配置時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//選擇TIM3為內部時鐘，若不調用此函數，TIM默認也為內部時鐘/*時基單元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定義結構體變量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //時鐘分頻，選擇不分頻，此參數用于配置濾波器時鐘，不影響時基單元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數器模式，選擇向上計數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //計數周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //預分頻器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重復計數器，高級定時器才會用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //將結構體變量交給TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的時基單元/*輸入捕獲初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定義結構體變量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//選擇配置定時器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//輸入濾波器參數，可以過濾信號抖動TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//極性，選擇為上升沿觸發捕獲TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕獲預分頻，選擇不分頻，每次信號都觸發捕獲TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//輸入信號交叉，選擇直通，不交叉TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//將結構體變量交給TIM_ICInit，配置TIM3的輸入捕獲通道/*選擇觸發源及從模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//觸發源選擇TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//從模式選擇復位//即TI1產生上升沿時，會觸發CNT歸零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定時器開始運行
}/*** 函    數：獲取輸入捕獲的頻率* 參    數：無* 返 回 值：捕獲得到的頻率*/
uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//測周法得到頻率fx = fc / N，這里不執行+1的操作也可
}

IC.c

#ifndef __IC_H
#define __IC_Hvoid IC_Init(void);
uint32_t IC_GetFreq(void);#endif

3.相關API

1. void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

功能：使能或禁用 APB1 總線上的外設時鐘
參數：

• RCC_APB1Periph
  

  ：選擇 APB1 外設（x 為外設枚舉值）

  • 可選值（部分）：
    • RCC_APB1Periph_TIM2：TIM2 定時器
    • RCC_APB1Periph_TIM3：TIM3 定時器（輸入捕獲用）
    • RCC_APB1Periph_I2C1：I2C1 接口

• NewState
  

  ：時鐘使能狀態

  • 可選值：
    • ENABLE：使能時鐘
    • DISABLE：禁用時鐘
      返回值：無

2. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

功能：初始化 GPIO 引腳的模式、速度等參數
參數：

• GPIOx
  

  ：選擇 GPIO 端口（x 為端口字母）

  • 可選值：
    • GPIOA、GPIOB、GPIOC等（如 PA6 對應GPIOA）

• GPIO_InitStruct
  

  ：指向 GPIO 配置結構體的指針

  • 結構體成員（部分）：

    • GPIO_Mode
      

      ：引腳模式

      • 可選值：
        • GPIO_Mode_IPU：上拉輸入（輸入捕獲用）
        • GPIO_Mode_AF_PP：復用推挽輸出

    • GPIO_Pin
      

      ：引腳號

      • 可選值：
        • GPIO_Pin_0~GPIO_Pin_15（如 PA6 對應GPIO_Pin_6）

    • GPIO_Speed
      

      ：輸出速度（輸入模式無效）

      • 可選值：
        • GPIO_Speed_10MHz、GPIO_Speed_50MHz
          返回值：無

3. void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);

功能：選擇定時器的時鐘源為內部時鐘（默認配置）
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器（x 為定時器編號）

  • 可選值：
    • TIM2、TIM3（輸入捕獲用）、TIM4等
      返回值：無

4. void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

功能：配置定時器的時基參數（計數周期、分頻等）
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等

• TIM_TimeBaseInitStruct
  

  ：指向時基配置結構體的指針

  • 結構體成員（部分）：

    • TIM_Period
      

      ：自動重裝值（ARR）

      • 可選值：
        • 0~65535（16 位計數器，如65535對應最大周期）

    • TIM_Prescaler
      

      ：預分頻值（PSC）

      • 可選值：
        • 0~65535（如71對應 72 分頻，計數器時鐘 1MHz）

    • TIM_CounterMode
      

      ：計數模式

      • 可選值：
        • TIM_CounterMode_Up：向上計數（輸入捕獲用）
        • TIM_CounterMode_Down：向下計數
          返回值：無

5. void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

功能：初始化定時器的輸入捕獲通道參數
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等

• TIM_ICInitStruct
  

  ：指向輸入捕獲配置結構體的指針

  • 結構體成員（部分）：

    • TIM_Channel
      

      ：捕獲通道

      • 可選值：
        • TIM_Channel_1：通道 1（輸入捕獲用）
        • TIM_Channel_2~TIM_Channel_4

    • TIM_ICPolarity
      

      ：捕獲極性

      • 可選值：
        • TIM_ICPolarity_Rising：上升沿捕獲（輸入捕獲用）
        • TIM_ICPolarity_Falling：下降沿捕獲

    • TIM_ICFilter
      

      ：輸入濾波器參數

      • 可選值：
        • 0x0~0xF（如0xF表示最強濾波，抗干擾）
          返回值：無

6. void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TS);

功能：選擇定時器從模式的觸發源
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等

• TIM_TS
  

  ：觸發源選擇

  • 可選值（輸入捕獲相關）：
    • TIM_TS_TI1FP1：使用通道 1 的濾波后信號（輸入捕獲用）
    • TIM_TS_TI2FP2：使用通道 2 的濾波后信號
      返回值：無

7. void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);

功能：配置定時器的從模式行為（如復位、門控）
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等

• TIM_SlaveMode
  

  ：從模式類型

  • 可選值：
    • TIM_SlaveMode_Reset：復位模式（輸入捕獲用，觸發時計數器歸零）
    • TIM_SlaveMode_Gated：門控模式（觸發有效時計數器運行）
      返回值：無

8. void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

功能：啟動或停止定時器計數
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等

• NewState
  

  ：定時器使能狀態

  • 可選值：
    • ENABLE：啟動定時器（輸入捕獲用）
    • DISABLE：停止定時器
      返回值：無

9. uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);

功能：獲取定時器通道 1 的捕獲值（CCR1）
參數：

• TIMx
  

  ：選擇定時器

  • 可選值：
    • TIM3（輸入捕獲用）、TIM2、TIM4等
      返回值：

• 通道 1 的捕獲寄存器值（0~65535，對應兩次上升沿間的計數值）

現象:測量波形的輸入口是PA6，用一根線把PA0和PA6連在一起，這樣就能測量自己PWM模塊產生波形的頻率。

三、PWMI模式測頻率占空比

1.接線圖

2.代碼

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
#include "IC.h"int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化IC_Init();			//輸入捕獲初始化/*顯示靜態字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Freq:00000Hz");		//1行1列顯示字符串Freq:00000HzOLED_ShowString(2, 1, "Duty:00%");			//2行1列顯示字符串Duty:00%/*使用PWM模塊提供輸入捕獲的測試信號*/PWM_SetPrescaler(720 - 1);					//PWM頻率Freq = 72M / (PSC + 1) / 100PWM_SetCompare1(50);						//PWM占空比Duty = CCR / 100while (1){OLED_ShowNum(1, 6, IC_GetFreq(), 5);	//不斷刷新顯示輸入捕獲測得的頻率OLED_ShowNum(2, 6, IC_GetDuty(), 2);	//不斷刷新顯示輸入捕獲測得的占空比}
}

IC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：輸入捕獲初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void IC_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//開啟TIM3的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//將PA6引腳初始化為上拉輸入/*配置時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//選擇TIM3為內部時鐘，若不調用此函數，TIM默認也為內部時鐘/*時基單元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定義結構體變量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //時鐘分頻，選擇不分頻，此參數用于配置濾波器時鐘，不影響時基單元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數器模式，選擇向上計數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //計數周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //預分頻器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重復計數器，高級定時器才會用到TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //將結構體變量交給TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的時基單元/*PWMI模式初始化*/TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定義結構體變量TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//選擇配置定時器通道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//輸入濾波器參數，可以過濾信號抖動TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//極性，選擇為上升沿觸發捕獲TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕獲預分頻，選擇不分頻，每次信號都觸發捕獲TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//輸入信號交叉，選擇直通，不交叉TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);						//將結構體變量交給TIM_PWMIConfig，配置TIM3的輸入捕獲通道//此函數同時會把另一個通道配置為相反的配置，實現PWMI模式/*選擇觸發源及從模式*/TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//觸發源選擇TI1FP1TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//從模式選擇復位//即TI1產生上升沿時，會觸發CNT歸零/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定時器開始運行
}/*** 函    數：獲取輸入捕獲的頻率* 參    數：無* 返 回 值：捕獲得到的頻率*/
uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//測周法得到頻率fx = fc / N，這里不執行+1的操作也可
}/*** 函    數：獲取輸入捕獲的占空比* 參    數：無* 返 回 值：捕獲得到的占空比*/
uint32_t IC_GetDuty(void)
{return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);	//占空比Duty = CCR2 / CCR1 * 100，這里不執行+1的操作也可
}

IC.h

#ifndef __IC_H
#define __IC_Hvoid IC_Init(void);
uint32_t IC_GetFreq(void);
uint32_t IC_GetDuty(void);#endif

現象：

• 硬件連接：

PWM 輸出（PA8） → 輸入捕獲引腳（PA6）
OLED 顯示屏通過 I2C 接口連接（通常為 PB6/PB7）

• 參數配置：

PWM 頻率：72MHz / (720) / 100 = 1kHz
PWM 占空比：50 / 100 = 50%

• 輸入捕獲配置：

TIM3 通道 1（PA6）配置為上升沿捕獲，用于測量頻率和占空比
從模式設為復位模式，確保每次上升沿觸發計數器歸零
2. 實時顯示效果
OLED 顯示內容：

Freq:00000Hz  
Duty:00%