STM32笔记：高精度脉冲宽度计 双输入捕获+DMA方式

本文介绍如何用STM32F107VC(Waveshare Open107V实验板)实现高精度的脉冲宽度计（占空比）。

开发环境：

IDE：STM32CubeIDE 1.8

固件库：STM32Cube_FW_F1_V1.8.4

函数发生:RIGOL DG5072函数信号发生器，产生0-3.3V的方波，10KHz

硬件：Waveshare Open107V，STM32F107VC, 晶振25MHz，工作频率72MHz

思路：

*利用定时器的输入捕获功能测量方波的占空比，时钟为系统时钟72MHz。

*将Channel 1 (CH1)设为上升沿捕获，将Channel 2 (CH2)设为下降沿捕获，信号同时输入到CH1 和CH2.

*分别启用CH1和CH2的DMA，在捕获时刻将对应的捕获值送到对应的内存数组tcBuf[2][1024]。这样，在信号上升沿，CH1的比较寄存器自动获得当前计数值，并通过DMA存入到数组tcBuf[0][n]，随后，在信号下降沿，CH2的比较寄存器自动获得当前计数值，通过DMA存入到数组tcBuf[1][n].

*用TIM2定时中断，每1秒钟计算一次脉冲宽度、频率值和占空比，发送到串口1。使用一组数据即可，或者可以多组取平均，或者进行滤波以提高精度。

*在串口1收到"DATA"指令时，停止全局中断，停止DMA，将tcBuf[0][0...1023]和tcBuf[1][0...1023]依次发回计算机。然后开启DMA，开启全局中断，继续。

测试结果：

注意：
        *对于1kHz以下的频率，一个周期超过了一次TIM1(16bit)的计数，需要进行更为复杂的处理，本程序没有实现，如果您做了，能否分享一下？感谢！
        *频率越高，精度越低。
        *10kHz信号的理论分辨率：1/7200 * 100% = 0.014%，实验结果符合的很好。

关键代码：  

uint16_t tcBuf[2][BUF_SIZE] = {0}; //全局变量，tcBuf[0][]存放上升沿TC，tcBuf[1][]存放下降沿TC


//main 函数中的TIM1_DMA初始化，没有使用中断
  HAL_TIM_IC_Start_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_1, (uint32_t*)&(tcBuf[0]), BUF_SIZE);
  HAL_TIM_IC_Start_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_2, (uint32_t*)&(tcBuf[1]), BUF_SIZE);


//计算脉冲宽度，频率和占空比，发送到串口，每1秒被调用一次
void GetPWM(void)
{
	uint16_t lenPulse = 0, lenPeriod;
	float pr = 0;
	lenPeriod = (tcBuf[0][1] > tcBuf[0][0]) ?  (tcBuf[0][1] - tcBuf[0][0]) : (0xFFFF - tcBuf[0][0] + tcBuf[0][1]);
	lenPulse =  (tcBuf[1][0] > tcBuf[0][0]) ?  (tcBuf[1][0] - tcBuf[0][0]) : (0xFFFF - tcBuf[0][0] + tcBuf[1][0]);
	if(lenPeriod != 0)
	{
		if(lenPulse > lenPeriod)
		{
			lenPulse = 0xFFFF - lenPulse;
			pr = 100.0f - (float)lenPulse * 100.0f / lenPeriod;
		}
		else pr = (float)lenPulse * 100.0f / lenPeriod;

		printf("Duty Ratio: %.3f\n", pr);

		pr = (float)lenPulse / 72.0f;

		printf("Pulse width: %.3f us\n", pr);

		pr = 72000000.0f / lenPeriod;

		printf("Period: %.1f Hz\n\n", pr);
	}
	else printf("Period: 0 Hz. No Input?? \n\n");
}


//Main while(1)中的串口指令相应程序段，将tcBuf内容发回计算机
		if(buf_uart1.index >= 1)
		{
			BSP_LED1_Blink(3, 100);//For delay and indication
			//HAL_Delay(300);
			strx = strstr((const char*)buf_uart1.buf,(const char*)"DATA");
			printf("%s\n", buf_uart1.buf);
			if(strx)
			{
				__disable_irq();
				  HAL_TIM_IC_Stop_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_1);		//DMA should be stopped!!
				  HAL_TIM_IC_Stop_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_2);
				printf("Rising Edge:\n");
				for(i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
				{
					printf("%d\n", tcBuf[0][i]);
				}
				printf("Falling Edge:\n");
				for(i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
				{
					printf("%d\n", tcBuf[1][i]);
				}
				  HAL_TIM_IC_Start_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_1, (uint32_t*)&(tcBuf[0]), BUF_SIZE);
				  HAL_TIM_IC_Start_DMA( &htim1,  TIM_CHANNEL_2, (uint32_t*)&(tcBuf[1]), BUF_SIZE);
				__enable_irq();
			}
			Clear_Buffer_UART1();
		}

详细代码请见：

高精度脉冲宽度计双输入捕获+DMA方式-硬件开发文档类资源-CSDN下载

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