使用STM32 TIM的门控模式对外部信号计频

cloudboy

算是代码分享吧，网上找了一圈木有。。。网上只搜到了门控来控制脉冲输出的。。。
想想32的定时器如此强大，应该可以实现利用内部的IP资源就完成高频测量的功能，于是开始研究手册、研究代码。

为啥要折腾：
一般对外部高频信号的计频一般是通过定时器A来周期性的中断，然后用定时器B来对外部信号计数，然后在定时器A中断里面记录定时器B的计数值，
然后根据相邻两次的差值和定时器A的周期T就可以计算出外部信号频率了，公式这里都不写了。
但是上面的方法需要软件在中断里面去记录计数值，中断在某些情况下（比如被嵌套）不能保证稳定和精确的响应时间，因此这里会有软件上的误差，
所以这里就用到门控的原理，门控信号开启时是计数的，门控信号关闭时不计数，这个时候有大把的时间让软件来处理计数值（此时计数值不会发生改变），这样就避免了软件误差。

程序基本原理：
利用一个定时器的OC输出作为另外一个定时器的门控，然后后者对外部输入信号进行计数，然后在前者的OC中断中读取门控时间的脉冲个数从而计算外部信号的频率

注意：
该方式只适合中高频测量，测量低频信号需要使用捕获模式，这个网上有很多不赘述了。
本实例在STM32F407上用标准库函数实现，其他系列请酌情参考

阐述一下基本的编程思路：
首先选择用来对外部信号计数的TIM，最好是32位计数器，不容易溢出，所以这里使用TIM2；
然后该定时器需要工作在 “外部时钟模式2+内部触发+门控模式” 下（有点拗口），其中 “内部触发” 需要根据手册上的 “TIMx内部触发连接” 来选择与其匹配的定时器的；
比如手册上说在TIM2的内部触发连接到TIM3时，使用的是ITR2这个连接，所以下面的代码中 TIM_ITRxExternalClockConfig 函数使用的是 ITR2 所对应的参数；
然后就是需要TIM3配合完成一个门控，这个就用比较输出功能来实现，类似PWM输出，唯一不同的是需要通过函数 TIM_SelectOutputTrigger 将 OCxREF信号输出来；
这样就可以利用TIM3的比较输出信号来控制TIM2是否使能计数了
最后在TIM3的OC中断里面把计数值读出来，清空原有的计数，根据门控时间算出频率

下面是代码：
//IO:
/*
* PA15 -> TIM2_ETR
*/

#define FREQ_METER_GATE_TIME                200         //ms, measure time
#define FREQ_METER_GATE_PERIOD              300         //ms, measure period, must greater than FREQ_METER_GATE_TIME
#if FREQ_METER_GATE_PERIOD <= FREQ_METER_GATE_TIME
    #error "FREQ_METER_GATE_PERIOD must greater than FREQ_METER_GATE_TIME"
#endif

static uint32_t fm_count;

int freq_meter_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
   
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_TIM2);

    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = FREQ_METER_GATE_PERIOD * 2 - 1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 8400 * 5 - 1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);

    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = FREQ_METER_GATE_TIME * 2;
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStruct);
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_OC1Ref);

    //TIM2 for counter
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct);

    TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0);
    TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM2, TIM_TS_ITR2);
    TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Gated);

    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);

    return 0;
}

int freq_meter_run(void)
{
    TIM_SetCounter(TIM2, 0);
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

    return 0;
}

int freq_meter_stop(void)
{
    TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);

    return 0;
}

uint32_t freq_meter_get(void)
{
    return fm_count;
}

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if(TIM_GetFlagStatus(TIM3, TIM_FLAG_CC1) != RESET)
    {
        fm_count = TIM_GetCounter(TIM2) * 1000 / FREQ_METER_GATE_TIME;
        TIM_SetCounter(TIM2, 0);
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);
    }
}
另外附上该驱动源码文件