MCU如何实现对外部脉冲信号的计数功能？

只看该作者 · 2023-2-14 09:04

有的传感器会输出脉冲信号，MCU需要统计脉冲输入的个数，通常有如下实现方式：

1.GPIO中断

原理很简单，利用GPIO的上升沿或者下降沿中断，进中断的次数就是脉冲的个数。只需要在中断服务函数里计数即可。

使用GPIO中断需要注意：

脉冲信号的频率不能太高，否则MCU可能处理不过来
GPIO中断处理程序应尽可能短，否则影响处理速度
GPIO中断优先级应高，否则会延迟对脉冲信号的处理

我们先用一个板子产生频率为10Khz的PWM波，时长为100ms 。

下降沿的脉冲数理论为100ms/0.1ms=1000个，实际上因为有少许误差，从上面逻辑分析仪可以看到实际脉冲数为1.009k，即1009个。然后将PWM接到另外一个板子的GPIO引脚上，开启下降沿中断，在中断服务函数中计数，可以看到实际值就是1009。

2.定时器输入捕获

输入捕获常用来测量脉冲宽度和频率，它也可以用来对脉冲计数。它的原理和上述GPIO中断类似，只不过用的是定时器的输入捕获中断。

3.定时器用作计数

定时器和计数器其实很相似，只不过定时器是对内部的时钟脉冲进行计数，计数到一定数值时就可以根据频率，计算出时间。

而计数器是对外部脉冲进行计数，即外部引脚每发生一次变化，计数器就计数一次。

可以将外部脉冲信号接入到MCU的TIMx_ETR引脚，就可以使用MCU的定时器来计数。

它的使用也很简单，主要就是配置TIMx_SMCR寄存器（slave mode control register），具体可以参考芯片参考手册。

可以看到定时器CNT的值就是脉冲的个数。

总结：

1）尽量使用TIMER ETR引脚通过计数器方式来实现脉冲计数，如果条件不允许，外部脉冲输入频率不是很高，也可以使用GPIO中断来实现，不过还是要同时考虑高频中断对整体系统的影响。比如上面MCU主频是48Mhz，将10Khz调整为100Khz，实测GPIO中断还可以准确计数，但是当再继续增大到1Mhz时，就处理不过来了，实测发出约50000个脉冲，GPIO中断只测出了10206个，而使用计数器模式则可以准确的计数。

2）如果使用GPIO中断计数，要特别注意GPIO上不能有接地的电容，否则会改变脉冲波形，导致错误的计数。