STM32的定时器输入捕获功能测量转速完整例程及详解

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前言

为了使用 STM32 的定时器输入捕获功能来测量转速，我们可以使用输入捕获模式捕获脉冲的上升沿（或下降沿），通过计数器计算两个脉冲之间的时间差，从而获得转速。以下是一个完整的实现步骤和例程。

一、硬件原理

转速测量通常通过编码器或霍尔传感器来实现。当传感器每旋转一圈产生固定个数的脉冲信号时，可以通过测量脉冲信号的频率或周期计算转速。

二、软件配置

在 STM32 的 CubeMX 中进行配置：

1.选择定时器模式：

2.定时器参数配置：

3.启用定时器和中断：

三、转速计算原理

四、代码实现

以下是基于 HAL 库的完整代码例程。

#include "main.h"
#include "tim.h"

volatile uint32_t capture_val1 = 0; // 第一次捕获值
volatile uint32_t capture_val2 = 0; // 第二次捕获值
volatile uint8_t capture_flag = 0;  // 捕获完成标志
volatile uint32_t rpm = 0;          // 转速值

// 捕获中断回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Instance == TIM2) {  // 使用 TIM2 测量
        if (capture_flag == 0) {
            // 第一次捕获
            capture_val1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
            capture_flag = 1;
        } else if (capture_flag == 1) {
            // 第二次捕获
            capture_val2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
            capture_flag = 2;

            // 计算周期时间
            uint32_t period = (capture_val2 > capture_val1) ? 
                              (capture_val2 - capture_val1) :
                              (0xFFFFFFFF - capture_val1 + capture_val2 + 1);

            // 转速计算
            uint32_t timer_clk = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() * 2; // 获取定时器时钟
            uint32_t pulse_freq = timer_clk / period;        // 计算脉冲频率
            uint32_t pulses_per_rev = 20;                    // 例如，每转产生20个脉冲
            rpm = (pulse_freq * 60) / pulses_per_rev;
        }
    }
}

// 主程序初始化
void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_TIM2_Init(void);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM2_Init();

    // 开启捕获中断
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);

    while (1) {
        if (capture_flag == 2) {  // 捕获完成
            capture_flag = 0;
            // 转速结果存储在 rpm 变量中
            // 可以在此处添加显示或处理代码
        }
    }
}

// 定时器2初始化函数
void MX_TIM2_Init(void) {
    TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 0;                          // 设置合适的预分频
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 0xFFFFFFFF;                    // 设置最大周期
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_IC_Init(&htim2) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }

    // 配置输入捕获通道
    sConfigIC.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING; // 上升沿捕获
    sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    sConfigIC.ICFilter = 0;
    if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }
}

五、程序说明

六、调试建议

作者：stone_hefei