pwm输出 输入捕获

### PWM 输出功能及其实现

PWM（脉宽调制）是一种用于控制功率器件的技术，在嵌入式系统中广泛应用于电机驱动、LED亮度调节等领域。通过调整高电平持续时间和周期的比例来改变输出电压的有效值。

#### STM32 中的 PWM 输出配置

在 STM32 微控制器上，可以利用定时器资源生成 PWM 波形。具体来说：

- 定时器通道被设置为 PWM 模式。
- 设置自动重装载寄存器 (ARR) 来定义 PWM 的周期。
- 使用捕获/比较寄存器 (CCR) 设定占空比[^1]。

下面是一个简单的例子展示如何初始化 TIM2 以产生两个不同参数的 PWM 波形分别位于 PA1 和 PA2 上:

// 初始化TIM2, 配置PA1(TIM2_CH2), PA2(TIM2_CH3/TIM2_CH4)
void MX_TIM2_PWM_Init(void){
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    
    // GPIO Initialization for PA1 and PA2 as alternate function push-pull output.
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // Timer configuration to generate PWM signal on channel 2 and 3 or 4 of TIM2.
    TIM_HandleTypeDef htim2;

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 79;       // Assuming system clock is 80MHz, this gives us a frequency close to 1KHz
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 999;         // Period value which defines the duty cycle denominator
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if(HAL_TIM_PWM_Init(&htim2)!= HAL_OK){
        Error_Handler();
    }

    // Configure Channel 2 with desired parameters like period and pulse width
    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 500;           // Initial Pulse Width setting corresponding to 50% Duty Cycle
    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2,&sConfigOC,TIM_CHANNEL_2);
    
    // Repeat similar steps for configuring another channel...
}

### 输入捕获功能及其应用

输入捕获允许测量外部事件的时间间隔或宽度，这对于检测来自传感器或其他设备发送过来的数据非常有用。特别是在竞赛环境中经常用来读取其他模块发出的标准 PWM 编码信息。

对于 STM32 而言，可以通过如下方式完成输入捕获操作：

- 将目标引脚配置成上升沿触发模式。
- 当发生边沿变化时记录当前计数值并计算两次之间差异得到时间差。
- 进一步处理这些数据即可获得所需的信息如频率和占空比等特性[^2]。

这里给出一段简化版代码片段说明如何基于上述原理实现基本的 PWM 输入捕捉逻辑：

static uint32_t IC_Val1=0 ,IC_Val2=0,Difference=0,Frequency_Hz=0,Duty_Cycle_Percent=0;

void StartCapture(void){
    /* Enable counter */
    __HAL_TIM_ENABLE(&htim2);

    while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_CC2IF)== RESET); // Wait until CC2 interrupt flag set
    
    /* Get the first captured value */
    IC_Val1=__HAL_TIM_Get capture Value(&htim2,TIM_CHANNEL_2);

    while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_CC2IF)==RESET); // Wait again...

    /* Get second captured value */
    IC_Val2=__HAL_TIM_Get capture Value(&htim2,TIM_CHANNEL_2);

    Difference=(IC_Val2>IC_Val1)?(IC_Val2-IC_Val1):(IC_Val1-IC_Val2);

    Frequency_Hz=((SystemCoreClock/(htim2.Init.Prescaler+1))/(Difference));

    Duty_Cycle_Percent=((float)__HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2,TIM_CHANNEL_2)/(float)(htim2.Init.Period))*100;
}