STM32 PWM捕获与输出技术实战指南

1. PWM捕获与输出技术解析

在嵌入式系统开发中，PWM（脉冲宽度调制）技术是控制外设的核心手段之一。本文将基于蓝桥杯嵌入式竞赛平台（国信长天开发板），深入讲解PWM信号的捕获与输出实现方案。不同于官方文档的概括性说明，这里将分享我在实际项目调试中积累的完整配置流程、参数计算方法和避坑经验。

开发环境采用STM32CubeMX+HAL库的组合，这种开发方式在工程实践中具有典型性。硬件平台搭载STM32G431RBT6微控制器，通过板载的J9、J10接口连接旋转编码器，实现PWM信号的捕获功能。对于输出部分，我们将使用PA7引脚生成可调PWM波形，并通过硬件捕获验证其准确性。

2. PWM输入捕获实现方案

2.1 硬件连接与引脚配置

根据开发板原理图，两个旋转编码器的PWM输出分别连接到：

• R39（板载标记）：PA15（TIM2_CH1）
• R40（板载标记）：PB4（TIM3_CH1）

在CubeMX中的具体配置步骤如下：

1. 使能TIM2和TIM3时钟
2. 将PA15配置为TIM2_CH1，PB4配置为TIM3_CH1
3. 时钟源选择内部时钟（Clock Source → Internal Clock）
4. 通道配置为输入捕获模式（Input Capture direct/indirect）

特别注意：开发板上的J9、J10跳线帽需要保持连接状态，否则信号无法传输到MCU引脚。调试时若发现无信号输入，首先应检查这两个跳线帽是否插好。

2.2 无中断捕获方案实现

2.2.1 定时器参数配置

在CubeMX中配置定时器时，关键参数设置如下：

• Prescaler (PSC): 79
• Counter Mode: Up
• Counter Period (ARR): 65535（初始值，实际运行时动态变化）
• auto-reload preload: Disable
• 通道1：直接捕获，上升沿触发
• 通道2：间接捕获，下降沿触发

参数计算原理：
系统时钟配置为80MHz，经过预分频后实际计数频率为：
$$ f_{cnt} = \frac{80MHz}{(PSC+1)} = \frac{80MHz}{80} = 1MHz $$
因此每个计数周期为1μs，测量精度可达微秒级。

2.2.2 驱动程序实现

初始化完成后，需要启动捕获通道：

c复制HAL_TIM_IC_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_IC_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_IC_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); 
HAL_TIM_IC_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

信号处理函数实现频率和占空比计算：

c复制void TIM_process(void){
    // R40处理（TIM2）
    R40_freq = 1e6 / (HAL_TIM_ReadCa