在单片机开发中，PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号的使用非常广泛，常见于电机控制、LED灯控制以及无线通信等方面。本篇博客将介绍如何在单片机中检测PWM信号并计算其频率，以便于后续的信号处理与控制。
PWM信号检测方法
要检测PWM信号，我们需要使用单片机的输入捕获功能。在大多数单片机中，都有一定数量的输入捕获通道，可以用来检测外部信号的边沿触发事件，如上升沿或下降沿。以下是一种常用的PWM信号检测方法：
- 配置输入捕获通道：根据所用的单片机型号查阅技术手册，了解如何配置输入捕获通道。需要注意的是，输入捕获通道需要连接到PWM信号的引脚上。
- 初始化定时器：配合输入捕获通道，需要初始化定时器模块以提供时间基准。通常选择一个合理的定时器频率，以便于后续频率计算。
- 使能输入捕获中断：在输入捕获完成后，会产生一个中断信号，我们需要使能该中断并编写对应的中断服务程序。
- 预处理输入捕获值：当PWM信号切换边沿时，会保存捕获值到寄存器中。我们需要在输入捕获中断服务程序中读取这些值，并进行相应的预处理。
- 计算信号频率：根据PWM信号的高电平时间和低电平时间，可以计算出信号的周期和频率。
频率计算方法
频率是指单位时间内信号的周期次数，通常用赫兹（Hz）表示。有两种常用的计算频率的方法：
- 直接计算法：将信号的周期T取倒数即可得到频率f，即 f = 1 / T。然后将结果转换为所需的单位，如kHz、MHz等。
- 间隔计数法：通过计算连续两个捕获值的时间间隔Δt，再取倒数即可得到频率f，即 f = 1 / Δt。这种方法通常用于需要高精度的频率计算。
在实际应用中，我们可以选择适合自己需求的计算方法。
示例代码
以下是一个基于C语言的示例代码，用于STM32单片机检测PWM信号并计算频率：
#include <stdio.h>
#include <stm32f10x.h>
volatile uint16_t captureValue1 = 0;
volatile uint16_t captureValue2 = 0;
volatile uint16_t captureDiff = 0;
volatile uint16_t frequency = 0;
void TIM3_IRQHandler(void) {
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC2) != RESET) {
captureValue1 = captureValue2;
captureValue2 = TIM_GetCapture2(TIM3);
captureDiff = captureValue2 - captureValue1;
frequency = SystemCoreClock / captureDiff; // 使用直接计算法计算频率
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2);
}
}
int main(void) {
// 初始化GPIO、定时器等硬件
// ...
// 配置输入捕获通道
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
// 使能输入捕获中断
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE);
while (1) {
// ...
}
}
通过以上代码，我们实现了对PWM信号的检测和频率计算。
结语
在本篇博客中，我们介绍了如何通过单片机的输入捕获功能检测PWM信号，并使用直接计算法或间隔计数法计算频率。实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的方法来计算频率。希望以上内容能帮助你更好地理解和应用PWM信号检测编程及频率计算方法。如有不足之处，请多多指教。
本文来自极简博客，作者：软件测试视界，转载请注明原文链接：单片机PWM信号检测编程
