理解STM32定时器中的输入捕获滤波器.doc

理解STM32定时器中的输入捕获滤波器关于STM32定时器中的输入捕获滤波器的功能描述，在中文参考手册中描述如下：我不理解官方的说明，在网上搜了老半天，基本都是下面这几句话:1）当滤波器连续采样到N次个有效电平时，认为一次有效的输入电平。2）该数字滤波器实际上是个事件计数器，它记录到N个事件后会产生一个输出的跳变。例如：当f(CK_INT) = 72MHz, CKD1:0 = 01时，选择f(DTS) = f(CK_INT)/2 = 36MHz;而ETF3:0 = 0100,则采样频率f(SAMPLING) = f(DTS) / 2 = 18MHz, N = 6,此时高于3MHz的信号将被这个滤波器滤除，这样就有效地屏蔽了高于3MHz的干扰。看了这些说法，我还是不理解这个数字滤波器到底是如何工作的，问题如下：问题1：当滤波器连续采样到N次个有效电平时，是输出这个电平？还是输出一个跳变？问题2：当滤波器没有连续采样到N次个有效电平时，输出是的什么？带着这两个问题，我们来分析一下，下面以TIM3为例：首先可以肯定输入捕获过程如下：详细信息见参考手册中的14.2节，通用定时器框图TIM3_CH1(PA.6) - TI1(外部信号) -输入滤波器IC1F3:0 -IC1(滤波器输出信号) - 输入捕获预分频器IC1PSC1:0 - 捕获/比较1寄存器CCR1从上面的过程可以知道，1）发生输入捕获所需要的跳变沿是由滤波器输出产生的。2）滤波器和预分频器可软件编程，如果IC1F3:0 = 0x0，则滤波器全通，即TI1 和 IC1是同一个信号。借助这两点分析，我假设的滤波器的工作原理是：问题1猜测答案：当滤波器连续采样到N次个有效电平时，就输出这个有效电平。问题2猜测答案：当滤波器没有连续采样到N次个有效电平时，再从0开始计数，输出一直保持上一次输出的有效电平。例如：滤波器上一次输出是高电平，本次连 续采样到N-1个高低平，但第N是个低电平，那么滤波器仍然保持上次输出的高电平，并重新开始计数，记录1次低电平，如果在其后采样的N-1个也是低电 平，此时滤波才输出低电平，于是一个下降沿才出现在IC1上。举例：如果我们产生一个f = 1MHz的占空比为50%的方波信号，滤波器的采样频率f(SAMPLING) = 18MHz，那么如果滤波器要想监测的1MHz信号，并且滤除高频干扰，则理论上 N = 2 * f，这让我想起了信号与系统中的“奈圭斯特采样频率”。如下图所示：从上图中我们可以看到，对于1MHz的信号，当采样频率为18MHz时，N最大为9。当N大于9时，是不可能连续采样到大于10个的有效电平的。下面我们验证这个猜测：按照这个猜想，我们先求一下这个数字低通滤波器的最小通带截止频率。令 CKD1:0 = 01b, 即f(DTS) = f(CK_INT) / 4 = 18MHz; IC1F3:0 = 1111b, 即f(SAMPLING) = f(DTS) / 32 = 562.5KHz, N = 8;由公式 f(SAMPLING) / N= 2 * f 可得: f APB2ENR|= RCC_APB2Periph_GPIOA; /* 复位USART1，再结束复位 */ RCC-APB2RSTR |= RCC_APB2Periph_USART1; RCC-APB2RSTR &= RCC_APB2Periph_USART1; RCC-APB2ENR|= RCC_APB2Periph_USART1; /* TIM3 */ RCC-APB1ENR|= RCC_APB1Periph_TIM3; RCC-APB1RSTR |= RCC_APB1Periph_TIM3; RCC-APB1RSTR &= RCC_APB1Periph_TIM3; void GPIO_Configure(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* 设置USART1复用端口- */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /* TXD */ GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /* RXD */ GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);void NVIC_Configure(void) NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); /* TIM3_CC_IRQHandler*/ NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel =TIM3_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);#define ARR /1800, 2000, 2048, 2057 void Tim_Configure( void ) TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStucture; /*TIM3 Configration */ /* Time Base configuration f =*/ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ARR - 1; /ARR = 1800, 2000, 2048, 2057 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV4; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); /* Channel 1 Configuration in PWM mode */ TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ARR / 2; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_ICInitStucture.TIM_Channel = TIM_Channel_2; TIM_ICInitStucture.TIM_ICFilter = 0x0F; TIM_ICInitStucture.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStucture.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStucture.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStucture); TIM3-CR1|= TIM_CR1_CEN; TIM3-DIER |= TIM_IT_CC2; void TIM3_IRQHandler ( void ) if (TIM3-DIER & TIM_IT_CC2) TIM3-SR = (uint16_t)TIM_IT_CC2; printf(%drn, TIM3-CCR2); void main (void) /初始化RCC /初始化NVIC /初始化GPIO /初始化USART /初始化TIM while(1)=在串口输出的数据中，我们捕获的数值不等于 ARR / 2， 这是因为输