一、问题背景：低频信号测量为何会冲突？

STM32定时器输入捕获（Input Capture）常用于测量脉冲宽度或频率。当信号频率较低（如1Hz~100Hz）时，若定时器时钟为72MHz、预分频器（PSC）设为71，则计数器频率为1MHz，16位定时器溢出周期为65.536ms。对于1Hz信号（周期1s），定时器会溢出约15次。

每次溢出触发更新中断（UIE），每次捕获触发捕获中断（CCxIE）。若两者优先级相同或配置不当，会出现：

捕获中断被溢出中断延迟响应，导致捕获值读取滞后，甚至被下一次溢出覆盖。
若在溢出中断中长时间关中断，会丢失捕获事件。
极端情况下，两个中断互相等待，形成死锁。

二、冲突根源：中断优先级与NVIC分组

STM32的NVIC支持中断优先级分组（抢占优先级+子优先级）。默认分组下，抢占优先级高的中断可打断低优先级中断。

溢出中断：周期性发生，频率 = 定时器溢出频率。
捕获中断：随机发生，频率 = 信号频率。

若溢出中断抢占优先级高于捕获中断，则捕获中断可能被延迟，导致读取CCR时计数器已变化。若捕获中断优先级更高，则溢出中断可能被延迟，导致溢出计数丢失，总溢出次数错误。

关键原则：捕获中断必须能及时读取CCR，溢出中断必须能准确累加溢出次数。两者应设置为相同抢占优先级（或捕获略高），并确保中断服务程序（ISR）尽可能短。

三、解决方案：溢出计数补偿 + 合理优先级

3.1 硬件配置

定时器：TIM2（32位定时器更佳，但16位也可）
通道：IC1（PA0）
预分频：根据信号频率调整，使溢出周期远小于信号周期（如1/10）
捕获边沿：上升沿

3.2 中断优先级配置

使用HAL库时，在MX_NVIC_Init()中设置：

HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 1, 0); // 抢占优先级1，子优先级0
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);

注意：TIM2的溢出中断和捕获中断共用同一个IRQ号（TIM2_IRQn），因此无法分别设置优先级。此时需在ISR中通过标志位区分，并保证处理顺序：先处理捕获，再处理溢出。

3.3 软件设计：溢出计数与捕获值合成

定义全局变量：

volatile uint32_t overflow_cnt = 0;
volatile uint32_t capture_value = 0;
volatile uint8_t capture_flag = 0;

中断服务程序：

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    // 1. 先处理捕获中断（优先级逻辑上更高）
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_CC1) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim2, TIM_IT_CC1) != RESET)
        {
            capture_value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
            capture_flag = 1;
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_CC1);
        }
    }

    // 2. 再处理溢出中断
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim2, TIM_IT_UPDATE) != RESET)
        {
            overflow_cnt++;
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);
        }
    }
}

注意：必须使用__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE检查中断使能位，避免误清标志。

3.4 主循环计算频率

#define TIMER_CLK_FREQ 1000000 // 1MHz

float measure_frequency(void)
{
    static uint32_t last_overflow = 0;
    static uint32_t last_capture = 0;
    static uint8_t first = 1;
    uint32_t total_ticks;
    float freq;

    if (capture_flag)
    {
        capture_flag = 0;
        if (first)
        {
            last_overflow = overflow_cnt;
            last_capture = capture_value;
            first = 0;
            return 0.0f;
        }
        else
        {
            // 计算总计数：溢出次数 * 65536 + 当前捕获值 - 上次捕获值
            uint32_t ov_diff = overflow_cnt - last_overflow;
            uint32_t cap_diff = capture_value - last_capture;
            total_ticks = ov_diff * 65536 + cap_diff;

            last_overflow = overflow_cnt;
            last_capture = capture_value;

            if (total_ticks == 0) return 0.0f;
            freq = (float)TIMER_CLK_FREQ / (float)total_ticks;
            return freq;
        }
    }
    return 0.0f;
}

四、注意事项与优化

中断响应时间：确保ISR执行时间远小于溢出周期。若使用HAL库，HAL_TIM_IRQHandler会遍历所有中断源，效率较低，建议直接操作寄存器。
溢出计数溢出：overflow_cnt为32位，若信号极低（如0.01Hz），可能溢出，需使用64位或定期清零。
捕获值读取时机：必须在捕获中断中立即读取CCR，否则可能被下一次捕获覆盖。
优先级分组：若使用FreeRTOS，注意configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY，避免在ISR中调用API。
消抖：低频信号可能伴随抖动，可在捕获中断中增加简单滤波（如连续两次捕获值相近才有效）。
测试验证：用信号发生器输入1Hz~100Hz方波，观察测量误差，确保溢出计数正确。

五、总结

测量低频信号时，溢出中断与捕获中断的冲突本质是资源竞争。通过将两者放在同一IRQ中、先捕获后溢出、使用溢出计数补偿，并合理配置NVIC优先级，可稳定测量低至0.1Hz的信号。核心是保证捕获值及时读取，溢出次数准确累加。

STM32定时器输入捕获测量低频信号：溢出中断与捕获中断的优先级冲突处理