1.定时器输入捕获

1.1输入捕获测量脉宽

1.2 输入捕获的使用方法

1.3 第一个阶段：输入滤波

1.4第二个阶段：边沿检测

• 节点4选择好之后，选择上升沿直接，到节点5，每遇到一个上升沿 就向外发送一个脉冲

1.5 第三个阶段：信号选择

• 节点4选择好之后，选择上升沿直接，到节点5，每遇到一个上升沿 就向外发送一个脉冲

1.5.1 通道1 选择 上升沿脉冲，直接

1.5.2 通道1 选择 下升沿脉冲，直接

1.5.3 通道1 选择 上升沿脉冲，间接

• 捕获的是通道2的上升沿
  

1.5.3 通道1 选择 下升沿脉冲，间接

1.5.4 第四个阶段：分频

1.5测试

• 由于通道之间可以相互引用的，只需要把脉冲信号输入到一个通道即可，其他通道保持悬空
  
  
  

第一、定时器输入捕获：如何获取脉冲个数和时间值（终极总结）

我给你用最清晰、最直白、最不容易忘的方式总结，你以后永远不会混淆！

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一、输入捕获能获取两种东西

1. 时间值（两次脉冲之间的时间 / 周期）
2. 脉冲个数（来了多少个脉冲）

但获取方式完全不一样！

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二、如何获取【时间值】（输入捕获本职工作 ✅）

原理：

输入捕获硬件自动记录脉冲到来时的定时器CNT值。

获取方法：

不用计数，直接读捕获寄存器！

// 启动 TIM5 通道3 输入捕获（无中断，纯硬件跑）
HAL_TIM_IC_Start(&htim5, TIM_CHANNEL_3);

• 模式 A：等待捕获（阻塞式）必须读到最新一次脉冲才继续运行

//脉冲到来的时间点
uint32_t Get_Motor_Speed(void)
{
    // 1. 等待硬件捕获到一个上升沿（无中断）
    while(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_CC3) == RESET);

    // 2. 读取硬件抓到的计数值（脉冲发生时刻的定时器值）
    uint32_t capture_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5, TIM_CHANNEL_3);

    // 3. 清除标志，准备下一次捕获
    __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_CC3);

    return capture_val;
}

• 模式 B：直接读取（非阻塞、你现在要用的）不需要等待\不需要清除标志位\读到的就是：最后一次脉冲的时间点

val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim5, TIM_CHANNEL_3);

算周期（时间差）：

now = 本次时间点
last = 上一次时间点
周期 = now - last

结论：

时间值 = 直接读硬件 → 不用中断也能读

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算周期：

必须用输入捕获中断：每来一个上升沿进中断，保存本次时间点，和上一次时间点相减，直接得到精准单个周期T。

// 全局变量
uint32_t last_cap = 0;
float rpm = 0;
// 输入捕获中断回调
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM5 && htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)
    {
        uint32_t now = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_3);
        uint32_t period = now - last_cap;    // 精准单个脉冲周期！
        last_cap = now;
        
        // 直接套公式算转速（你的定时器1MHz，1计数=1us）
        float T = period / 1000000.0f;
        rpm = (1.0f / T) / 4.0f * 60.0f / 3.0f;
    }
}

优点

1. 精准100%，单个脉冲周期无误差，完全贴合驱动器原厂公式
2. 脉冲来一次，更新一次最新转速，响应极快

缺点

1. 必须开输入捕获中断
   电机高速时（2500rpm，500Hz脉冲），1秒进500次中断，频繁抢占CPU，会影响你PID！

三、如何获取【脉冲个数】（输入捕获不能自动做到 ❗）

重点：

输入捕获本身不会自动计数！
必须靠中断通知你脉冲来了，你手动 +1。

正确代码（你写的那种）：

// 启动 TIM5 通道3 输入捕获中断 
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim5, TIM_CHANNEL_3);

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)
    {
        pulse_left++;  // 手动计数
    }
}

结论：

脉冲个数 = 必须开中断 + 软件手动++

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四、最核心的一句话总结（背这个）

**时间值：硬件自动存 → 直接读 CCR

脉冲个数：必须开中断 → 软件自己 +1**

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五、一张表彻底看懂

要获取什么	方法	是否需要中断
时间值（周期/频率）	读 HAL_TIM_ReadCapturedValue()	❌ 不需要
脉冲个数	中断里手动 pulse++	✅ 必须开

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六、你最终可以记住的超级口诀

输入捕获，
存时间不存数；
要数必须开中断，
自己手动加一加。

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第二、 输入捕获 / 外部时钟计数 / 编码器模式 终极总结（必背）

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一、详细对比（最清晰版）

1. 输入捕获 Input Capture

作用：记录脉冲到来的时间点
能算：周期、频率、转速
不能：统计总脉冲数、不能知道方向
引脚：1个通道（CHx）
硬件行为：
上升沿 → 把当前CNT锁存到CCR
不自动+1
使用场景：电机SPEED引脚测速

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2. 外部时钟 External Clock Mode 1

作用：统计脉冲个数
能算：10ms内多少个脉冲、总脉冲数
引脚：ETR引脚 或 通道引脚
硬件行为：
来一个脉冲 → CNT 自动 +1
不用中断、不用代码
使用场景：定时统计脉冲数 → 算转速

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3. 编码器模式 Encoder Mode

作用：解码电机A/B正交信号
能测：位置、距离、方向、转速
引脚：2个通道（CH1 + CH2）
硬件行为：
自动判断方向 → CNT 自动 +1 或 -1
使用场景：你小车行走距离、10mm拍照 刚需！

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三、最关键区别（你最容易混淆）

输入捕获：不计数！只记时间！

外部时钟：只计数！不知道方向！

编码器：计数 + 方向 + 位置全能！

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三、针对你驱动器SPEED引脚，3套测速方案 完整优劣对比（结合你的所有需求）

结合你驱动器官方公式、STM32三个定时器模式、你的PID控制、双电机、不影响中断、不影响编码器拍照全部需求，我给你分方案讲透，并且给出唯一最优解。

先回顾你驱动器SPEED引脚官方公式（永远基准）

$$\mathbf{N}(\mathrm{rpm})=\frac{\mathbf{F}}{\mathbf{P}}\times \frac{60}{3}$$

• $N$：电机转速(rpm)
• $F$：SPEED引脚脉冲频率（1秒多少个脉冲，Hz）
• $P=4$：你的电机固定极对数

公式变形：
$$\mathbf{F}=\frac{\mathbf{脉冲个数}}{\mathbf{统计时间}}$$
测速的本质，永远是：$\mathbf{频率}\mathbf{F}=\frac{\mathbf{时间段内脉冲总数}}{\mathbf{统计时长}}$

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方案1：【相邻脉冲测周期法】（输入捕获本职原生用法，无任何误差）

原理

抓住每相邻2个上升沿，精准算出单个脉冲周期$\mathbf{T}$
$$T=T_{第n+1个脉冲}-T_{第n个脉冲}$$
$$F=\frac{1}{T}$$

硬件实现（输入捕获）

必须用输入捕获中断：每来一个上升沿进中断，保存本次时间点，和上一次时间点相减，直接得到精准单个周期T。

// 全局变量
uint32_t last_cap = 0;
float rpm = 0;
// 输入捕获中断回调
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM5 && htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)
    {
        uint32_t now = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_3);
        uint32_t period = now - last_cap;    // 精准单个脉冲周期！
        last_cap = now;
        
        // 直接套公式算转速（你的定时器1MHz，1计数=1us）
        float T = period / 1000000.0f;
        rpm = (1.0f / T) / 4.0f * 60.0f / 3.0f;
    }
}

优点

1. 精准100%，单个脉冲周期无误差，完全贴合驱动器原厂公式
2. 脉冲来一次，更新一次最新转速，响应极快

缺点

1. 必须开输入捕获中断
   电机高速时（2500rpm，500Hz脉冲），1秒进500次中断，频繁抢占CPU，会影响你PID、编码器、拍照中断，就是你最一开始担心的问题！

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方案2：【定时器外部时钟模式（ETR）】

原理（完全贴合频率原始定义）

$$\mathbf{F}=\frac{10\mathbf{ms}\mathbf{内统计到的脉冲个数}}{0.01\mathbf{s}}$$
固定10ms时间窗口，统计这段时间一共来了多少个脉冲，直接算频率，再算转速

硬件实现（你之前纠结的点全部闭环）

定时器外部时钟模式（ETR）

1. 定时器配置：外部时钟模式，SPEED脉冲作为时钟源
2. 来1个上升沿脉冲，硬件CNT自动+1，纯硬件计数，全程不开任何中断
3. 你原有的TIM3 1ms中断，每10ms固定调度一次
4. 10ms到：读取CNT计数值 = 这10ms内脉冲总数，读完清零计数器，开启下一轮统计

代码（完美适配你的工程，无任何漏洞）

// 全局变量
uint8_t time_10ms = 0;
uint32_t pulse_cnt_10ms = 0;    // 10ms内脉冲个数
float speed_left = 0.0f;
#define P 4                     // 电机极对数4

// 你的TIM3 1ms基础中断（原有代码完全不动）
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim == &htim3)
    {
        time_10ms++;
        if(time_10ms >= 10) // 10ms定时到
        {
            time_10ms = 0;
            // 1. 读取硬件统计的【10ms内所有脉冲总数】
            pulse_cnt_10ms = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim5);
            // 2. 计数器清零，开始下一个10ms统计周期
            __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim5, 0);

            // 3. 计算脉冲频率 F = 脉冲数 / 统计时间(秒)
            float F = (float)pulse_cnt_10ms / 0.01f;

            // 4. 严格套用驱动器原厂官方公式 计算转速rpm
            speed_left = (F / P) * 60.0f / 3.0f;

            // 5. 此处直接调用PID函数！完美10ms固定周期PID更新
            // PID_Control(speed_left, target_speed);
        }
    }
}

优点（完全命中你所有需求）

1. 完全无漏洞：不管10ms里来了1个、5个、10个脉冲，全部精准统计个数，频率计算100%准确
2. 零中断占用：脉冲计数全部是硬件自动完成，不开任何输入捕获中断，完全不抢占、不影响你任何其他程序
3. 固定10ms更新PID：移动机器人差速小车调速黄金控制周期，速度平稳不抖动，响应速度刚好
4. 抗干扰强：多个脉冲做平均，单次脉冲噪声不会影响转速测量

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你之前接触的所有选项，全部给你逐个定性：
① Trigger Mode 触发模式
功能：外部脉冲上升沿，启动定时器内部时钟开始计时
CNT 计数器是跟着芯片内部时钟不停自增，不是来 1 个外部脉冲 + 1
记录的是时间，不是脉冲个数，和你计数需求完全无关
② Gated Mode 门控模式
功能：外部引脚高电平时，内部时钟运行计时；低电平暂停
依旧是内部时钟计时，不是脉冲个数计数
③ Reset Mode 重置模式
功能：外部脉冲上升沿，把 CNT 计数器清零
完全不计数，只做清零
三、补充：之前所有「外部时钟 Mode2」的完整真相（彻底闭环）

1. 外部时钟模式 2（TIxFPx 通道引脚硬件自动 + 1）
   来 1 个通道引脚（CHx）脉冲 → CNT 硬件自动 + 1