2025年反激占空比计算公式（反激占空比取多少合适）

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 <p> <strong><u>MCU</u></strong><strong>微课堂</strong></p>

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讯享网<strong>CKS32F107xx <u>TI</u>M（三）</strong></p>

第四十八期 2024.11.08</p>

讯享网PWM输入捕获</p>

上节课我们介绍了高级<u>定时器</u>互补PWM输出的配置方法，这节课我们将向大家介绍高级定时器的另一个常见应用——PWM输入模式。在本节课中，我们将先围绕输入捕获模式展开，并重点描述PWM输入模式和涉及的<u>寄存器</u>，最后通过一个实验例程去介绍PWM输入模式的配置方法。</p>

讯享网<strong>输入捕获模式简介</strong></p>

<strong>1、普通输入模式</strong></p>

讯享网除基本定时器外，其余定时器的部分通道都可以对输入<u>信号</u>的上升沿、下降沿或者双边沿进行捕获，并且计数器CNT的值会被锁存到捕获/比较寄存器CCR中。当我们需要同时捕获PWM波的频率和占空比时，仅需要测出一个周期中高电平和低电平持续的时间即可。我们可尝试如下步骤：首先将定时器的某一通道初始设置为上升沿捕获，当发生第一次捕获到上升沿的中断，以此中断时刻作为一个起点，读取CCR中值为Value1，此时将捕获模式设置为下降沿捕获，在发生第二次中断的时候，捕获到了下降沿，读取CCR中值为Value2，那么Value2和Value1之间的差值，就是一个周期中高电平持续的时间，然后我们在中断中又将捕获的方式设置为上升沿捕获，那么在第三次产生中断的时候，读取CCR中值为Value3，那么Value3和Value2之间的差值就是一个周期中低电平的时间。至此，PWM波的频率可由Value3和Value1之间的差值计算出，正占空比则可通过高电平占整个周期的比值获得。如下图1所示：</p>

<img alt="ea-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/9B/wKgaoWct0TWAOJ6BAAAYLV7z0b4740.png" /></p>

讯享网图1 普通输入捕获概览图</p>

<strong>2、PWM输入模式</strong></p>

讯享网PWM输入模式是普通输入模式的一种特例，以输入通道TI1为例，PWM信号进入该通道后，信号被分成TI1FP1和TI1FP2两路，最终分别映射到了<u>IC</u>1和IC2捕获通道，其中一个捕获上升沿，另一个捕获下降沿。这样用户可以在中断中去读上升沿和下降沿对应寄存器中的计数，从而得出周期和占空比。并且用户在设计之初，需要先选定哪一路为触发信号以及触发极性，一旦选定某一路为触发信号则对应的即为周期，另一路则对应为占空比，两路捕获极性也是相反的，并且因为是PWM输入捕获的缘故，当其中一路配置完成，另一路由<u>硬件</u>自动配置，无需软件来配置。图2为PWM输入模式时序图。</p>

<img alt="30a7497c-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/98/wKgZoWct0TWAWAcWAAB8NItFfGM574.png" /></p>

讯享网图2 PWM输入模式时序图</p>

其中，IC1捕获通道计算两次都是上升沿的时间，即周期T；而IC2通道则计算一次下降沿和之前上升沿之差，这样得到高电平时长，从而可以求得周期T和占空比。需要注意的是，PWM输入模式需要占用两个捕获寄存器，且只有TI1FP1和TI2FP2连接到了从模式<u>控制器</u>（使用PWM输入捕获时，需要配置从模式控制器为复位模式），所以只能使用定时器的通道1或通道2。</p>

讯享网<strong>寄存器和输入捕获结构体概述</strong></p>

<strong>1、捕获/比较寄存器CCMR</strong></p>

讯享网关于CCMR寄存器，上节课我们介绍了输出比较模式，这节课我们来介绍下输入捕获模式，该寄存器的各位描述图如下：</p>

<img alt="30eb9f96-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/9B/wKgaoWct0TWARLbCAABPsRGzzpk981.png" /></p>

讯享网图3 CCMR1寄存器各位描述图</p>

该16位寄存器CCMR的下层对应输入捕获（上层对应输出比较），其中CCMR1用于捕获通道1和2的控制，CCMR2用于捕获通道3和4的控制。下图为低8位详细描述图，用于捕获通道1。</p>

讯享网<img alt="c6-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/98/wKgZoWct0TaAUbP8AAKj0cwXrvk416.png" /></p>

图4 CCMR1寄存器低7位描述图</p>

讯享网<u>参数</u>CC1S，用于输入捕获/输出比较通道的引脚选择，若我们设置CCIS[1:0] = 01，表明CC1通道（对应定时器的通道1）被配置为输入，IC1映射在TI1上。</p>

参数IC1PSC，配置为00时，表明每1个边沿触发1次捕获。</p>

讯享网参数IC1F，用来设置TI1输入采样频率和数字<u>滤波器</u>长度，本课中我们不做滤波处理。</p>

<strong>2、捕获/比较使能寄存器CCER</strong></p>

讯享网在本课中我们仅用到低2位CC1E和CC1P，由于我们需要在中断中处理捕获的数据，所以配置CC1E为1，CC1P配置为不反相，故设置为0。CCER低2位图如下描述。</p>

<img alt="311d6026-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/9B/wKgaoWct0TaARlTyAAIWhVGrIIA150.png" /></p>

讯享网图5 CCMR1寄存器低7位描述图</p>

<strong>3、输入捕获结构体TIM_ICInitTypeDef</strong></p>

讯享网可配合TIM_PWMIConfig函数完成定时器输入通道各参数的初始化配置。输入捕获结构体的各参数定义如下：</p>

typedef struct</p>

讯享网{</p>

uint16_t TIM_Channel;<br /> uint16_t TIM_ICPolarity;<br /> uint16_t TIM_ICSelection;<br /> uint16_t TIM_ICPrescaler;<br /> uint16_t TIM_ICFil<u>te</u>r;</p>

讯享网} TIM_ICInitTypeDef;</p>

1）参数TIM_Channel：设定CCMRx寄存器CCxS位，用于捕获通道ICx选择。</p>

讯享网2）参数TIM_ICPolarity：设定CCER寄存器CCxP位和CCxNP位，用于输入捕获边沿触发选择。</p>

3）参数TIM_ICSelection：设定CCRMx寄存器的CCxS[1:0]位，用于输入通道选择，输入通道共有三个来源，分别为：TIM_ICSelection_DirectTI、TIM_ICSelection_IndirectTI或TIM_ICSelection_TRC。若为普通输入模式，4个通道均能使用；若为PWM输入模式，只能使用通道1和2。输入通道和捕获通道的映射关系详见下图。</p>

讯享网<img alt="312ec316-9dab-11ef-93f3-92fbcf53809c.png" src="https://file1.elecfans.com/web1/M00/F4/98/wKgZoWct0TaAX-KDAACUlAa9g650.png" /></p>

图6 输入通道和捕获通道的映射关系</p>

讯享网4）参数TIM_ ICPrescaler：设定CCMRx寄存器的ICxPSC[1:0]位的值，用来设置输入捕获分频系数，有1、2、4、8分频可选。这里我们需要捕获输入信号的每个有效边沿，故设置为1分频即可。</p>

5）参数TIM_ ICFilter：设定CCMRx寄存器ICxF[3:0]位，用于设置输入捕获滤波器。</p>

讯享网本课中我们配置的示例代码如下：</p>

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;</p>

讯享网

讯享网TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;</p>

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;</p>

讯享网TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;</p>

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;</p>

讯享网TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;</p>

TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);</p>

讯享网上述代码中，我们设置定时器的通道1为上升沿捕获，且输入通道1（TI1）与捕获通道1（IC1）为直接映射，不分频，不使用滤波器。</p>

<strong>PWM模式输入配置实验</strong></p>

讯享网本实验配置高级定时器的通道1，即PA8，用于捕获信号发生器输出PWM信号，最后通过串口调试助手打印捕获到的PWM的频率和占空比。主要的<u>编程</u>要点如下。</p>

<strong>1、高级定时器引脚初始化</strong></p>

讯享网由于TIM1_CH1是连接在PA8上，这里需要开启GPIOA<u>时钟</u>，并配置引脚为浮空输入，我们配置的代码如下：</p>

void TIM1_GPIO_Configuration(void)</p>

讯享网{</p>

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;</p>

讯享网RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);</p>

GPIO_InitStructure.GPIO_<u>Pi</u>n = GPIO_Pin_8;</p>

讯享网GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;</p>

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;</p>

讯享网GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);</p>

}</p>

讯享网<strong>2、高级定时器中断优先级设置</strong></p>

之前的课程中让我们对中断优先级已经有了深入了解，这里因为我们只有一个捕获/比较中断源，所以优先级随便设置，我们配置的代码如下：</p>

讯享网void TIM1_NVIC_Configuration(void)</p>

{</p>

讯享网NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;</p>

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); </p>

讯享网NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_CC_IRQn;</p>

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; </p>

讯享网NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel<u>Sub</u>Priority = 3;</p>

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;</p>

讯享网NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);</p>

}</p>

讯享网<strong>3、高级定时器PWM输入模式配置</strong></p>

我们主要对时基和输入捕获结构体初始化，配置代码如下：</p>

讯享网void TIM1_Input_Capture_Mode_Configuration(void)</p>

{</p>

讯享网TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;</p>

TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;</p>

讯享网RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);</p>

/* Time Base Configuration */</p>

讯享网TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535-1;</p>

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72-1;</p>

讯享网TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; </p>

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; </p>

讯享网TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;</p>

TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);</p>

讯享网/* PWM Input Capture Configuration */</p>

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;</p>

讯享网TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;</p>

TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;</p>

讯享网TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;</p>

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;</p>

讯享网TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM_ICInitStructure);</p>

TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI1FP1); </p>

讯享网TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Reset);</p>

TIM_SelectMaste<u>rS</u>laveMode(TIM1,TIM_MasterSlaveMode_Enable);</p>

讯享网TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC1, ENABLE);</p>

TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC1);</p>

讯享网TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);</p>

}</p>

讯享网从上述示例代码来看，我们首先将TIM1_CH1的捕获计数器设置为1us计数一次，重装载值为65535，所以可以捕获的时间精度为1us，最低可捕获的频率为15.3Hz。其次，我们选择TIM1的通道1（TI1）作为PWM信号输入，并选择TI1FP1为触发信号（输入的信号被分为TI1FP1和TI1FP2），因此IC1捕获PWM信号周期，IC2捕获PWM信号占空比。而且由于PWM输入模式下，当捕获开始时，需要将CNT复位，所以我们需要配置定时器以从模式工作在复位模式下，最后使能捕获中断和高级定时器。</p>

<strong>4、高级定时器中断服务函数配置</strong></p>

讯享网在函数TIM1_CC_IRQHandler中，如果是第一个上升沿中断，计数器CNT会被复位，锁存到CCR1寄存器的值是0，CCR2寄存器的值也是0，无法计算频率和占空比。当第二次上升沿到来的时候，CCR1和CCR2捕获到的才是有效的值。其中CCR1对应的是周期，CCR2对应的是占空比。我们配置的代码如下：</p>

void TIM1_CC_IRQHandler(void)</p>

讯享网{</p>

TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC1);</p>

讯享网IC1Value = TIM_GetCapture1(TIM1);</p>

IC2Value = TIM_GetCapture2(TIM1);</p>

讯享网if (IC1Value != 0)</p>

{</p>

讯享网DutyCycle = (float)((IC2Value+1) * 100) / (IC1Value+1);</p>

Frequency = (/((72-1)+1))/(float)(IC1Value+1);</p>

讯享网 printf("占空比：%0.2f%% 频率：%0.2fHz ", DutyCycle, Frequency);</p>

}</p>

讯享网else</p>

{</p>

讯享网DutyCycle = 0;</p>

Frequency = 0;</p>

讯享网}</p>

}</p>

讯享网<strong>5、主函数配置</strong></p>

main函数就是对上述函数的调用，配置示例如下：</p>

讯享网int main(void)</p>

{ </p>

讯享网CKS_USART_Init();</p>

printf("CKS Timer Input Capture Demo start running... ");</p>

讯享网TIM1_GPIO_Configuration();</p>

TIM1_NVIC_Configuration();</p>

讯享网TIM1_Input_Capture_Mode_Configuration();</p>

while(1){}</p>

讯享网}</p>

至此，我们配置已完成。</p>

讯享网<strong>6、<u>下载</u>验证</strong></p>

我们将编译好的程序下载至CKS32F107xx开发板，信号发生器和PWM输入引脚PA8通过杜邦线连接，<u>USB</u>转TTL模块分别与<u>UART</u>1—PA9和<u>电脑</u>相连，然后打开串口调试助手，查看打印<u>信息</u>。</p>

2025年反激占空比计算公式（反激占空比取多少合适）

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