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基于STM32 代码及频率测量方法经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-11-4 15:31
频率测量是在电子和通信领域中非常重要的任务,用于确定信号的周期性和事件的发生率。在本文中,我们将介绍两种常用的频率测量方法:计数法和周期法,并提供与STM32微控制器的示例代码,以帮助你在实际应用中进行频率测量。- K% m; {7 j! U9 b: E+ g5 X! s
" Y$ H. h1 T, u1 ^& g7 z2 K
计数法
, D- N' ]' `+ b! J5 d计数法是最简单的频率测量方法之一,它通过直接计数事件发生的次数,并与时间相关联来计算频率。其原理如下:
/ M- K4 T5 k; B7 O' g. F首先,我们选择一个时间窗口,通常使用计时器来测量。时间窗口可以是任意合适的时间段,例如1秒。' l1 y" J! a7 m8 i9 v6 n
在这个时间窗口内,我们记录事件发生的次数,这可以通过外部事件触发器、传感器或计数器来实现。
. g, b$ k# v7 x- B, P5 e( T最后,我们使用以下公式计算频率:
; K8 k  @1 ?9 E  f$ Z) D) r计数法的优点是简单易懂,适用于大多数应用场景。对于STM32微控制器,你可以使用内部计时器来实现计数法。
3 \3 ]2 X' E: c2 k
以下是一个基本的STM32代码示例,用于频率测量:
8 `! b: E3 L% w) z, i: h0 f5 k
  1. #include "stm32f4xx.h"
    8 L# R0 b: M7 w
  2. ; Z( t4 L* U$ U! d: W1 L1 M
  3. int main() {- `5 B6 g( z5 j4 L, a& i
  4.     // 初始化时钟和计时器
      h5 z; D! t) E* d# [7 i
  5.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);/ E3 \# V% \8 @: o5 T; `4 M- \
  6.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    ( a; G: y6 Y4 g% m
  7.     TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器,使计时器频率为1 MHz
    1 M1 `" ]; K1 u- G
  8.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000000 - 1; // 设置定时器周期为1秒# {' V0 E  J# i6 ^3 U% S
  9.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
    7 j7 e& j+ `, o, [$ p

  10. . @$ Z8 W! c- w, D6 E3 j
  11.     // 启动计时器
    ' B: [! l9 ~2 X0 I* q9 W- \7 K
  12.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);: i8 Q9 g3 b; j$ f5 K7 A

  13. : T$ D5 E+ T8 K; W6 S
  14.     // 初始化事件计数器. `' ?& v0 H& X& x2 u
  15.     uint32_t eventCount = 0;
    2 ]; A, S9 r; T/ H2 [6 ^

  16. 7 C/ {& r. i8 _4 m& Y4 g1 M
  17.     while (1) {
    ; `" S9 T4 m* ]+ D" m
  18.         if (/*检测事件发生*/) {: A$ U0 `- T- e& Q/ Y( {6 S
  19.             eventCount++;
    : e& N7 \! A2 f/ i2 s4 O
  20.         }
    + J- h/ T# j/ U: H6 c+ ~

  21. 2 W7 Y3 m, I/ a  i' ~6 m* g
  22.         if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update)) {6 R# o- _5 X' F! i
  23.             // 时间窗口结束,计算频率6 p  N. @2 t) s4 s. H( h
  24.             float frequency = (float)eventCount / 1.0;
    5 k, M2 `2 |  F$ `8 F! H7 {5 f
  25.             // 重置计数器和标志* U& E9 i& O& J, G' ?
  26.             eventCount = 0;
    5 k- Q/ h9 r( U6 ~/ ~% o, @
  27.             TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);# b1 T6 q! R. l; X8 v
  28.         }
    6 j8 o2 e  ]1 m  U8 Z! j
  29.     }
    7 i! S; T3 z" D
  30. }
复制代码

9 F7 F3 \# s- P1 [# c+ @$ B1 A) \+ ]
周期法
- t; [0 x* P  H, X% t5 p周期法是另一种常用的频率测量方法,特别适用于周期性信号的测量。其原理如下:7 M, V9 p, ^! v  w% l% p& T
我们首先测量一个完整的信号周期所需的时间。这可以通过检测信号的上升沿或下降沿来实现。
7 E% L# l! H: D" g然后,使用以下公式来计算频率:
  I& S/ X0 a1 d5 X' A$ R; C" r* t周期法对于周期性信号非常有效,因为它提供了更高的测量精度。在STM32中,你可以使用外部中断或捕获模式来实现周期法。
1 w: _4 U7 }' a以下是一个简单的STM32代码示例,用于周期法测量:9 a3 F9 @4 d) t8 C% h
$ {0 p/ r' g: t- t" A/ h

  1. * g% [" G' R# e5 U3 u( S
  2. #include "stm32f4xx.h"
    ! u% s2 X$ n5 h% j" l% \

  3. ) W: u7 b' P+ d8 K! ]' V
  4. // 定义全局变量来存储周期时间& c% x" q7 [6 ?( _
  5. uint32_t periodTime = 0;  U- \7 H/ n5 h& Y4 E
  6.   u+ _4 d6 k/ D
  7. // 外部中断初始化函数4 i' o6 B& p- W: G4 t
  8. void EXTI_Config(void) {
    + R* l/ D, d9 _
  9.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    $ y* X- ]2 k# T
  10.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    ! r$ }7 I" \; y5 r6 r+ w
  11. , d/ M0 |. _9 ?& ?+ ~5 [
  12.     // 使能外部中断线
    + l6 Z5 h1 h; |8 B6 t$ G- D% _; W
  13.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);. m& v  U  i* N5 O; l. l% e3 _
  14.     SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 使用GPIOA引脚0
    & h9 R" Z$ m0 e

  15. 7 z6 U" _* Y+ O/ _
  16.     // 配置外部中断线0
    3 B7 }4 D3 S( O  |
  17.     EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    $ M& @+ Q% E; W1 Y5 j
  18.     EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;) d4 k$ G& s  C& K% F: E6 C* a% K) z
  19.     EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 可以根据信号的边沿配置/ }* v; D7 H& L, W
  20.     EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    $ D% W4 {1 w: V# v
  21.     EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
      x8 z2 R" a1 Y8 G9 E" a& n
  22. 3 N& l( [/ K* M4 F9 w
  23.     // 配置外部中断中断向量
    % u% ?% B8 h) r! Q+ ?8 `: |
  24.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;( T7 q5 c- u0 H7 [7 b$ \9 N8 X
  25.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;' j1 v& Q9 Q6 l: U  s6 {
  26.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    / k0 u& \& N" K- t) _
  27.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
      E& N7 K! N# Q
  28.     NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);$ m& G. ?' b8 R7 N
  29. }7 m( `0 |/ N+ S1 G
  30. # s. H1 p& D* B5 V8 f
  31. // 外部中断中断处理函数2 `  x4 L! T  u- N+ {* v
  32. void EXTI0_IRQHandler(void) {
    ; |: j6 H6 U2 U. `% X( K
  33.     if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
    " _/ k) s) K" ^2 j0 c
  34.         static uint32_t startTime = 0;+ h, [6 s2 d/ q, F7 A6 e1 U
  35.         uint32_t endTime = 0;2 G" J$ m; s5 g
  36. 9 `  B7 m5 v/ W' a6 E8 A$ M
  37.         if (startTime == 0) {
    4 S+ o5 P/ F: \$ X: }
  38.             startTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    8 g+ Z: e& h: _: V' ?7 Y; V# o8 R
  39.         } else {
    . K4 u* p9 m4 ?: Z
  40.             endTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    , m7 L/ S& w- B" C# V9 y, Q" h
  41.             periodTime = endTime - startTime;
    % U' b) V) \" U0 C5 F# v9 D2 a1 m
  42.             startTime = endTime;- o% U5 T' ], _  {- Q" Q4 v6 f
  43.         }- m  `  w1 X9 r4 B. Q6 W
  44. # n$ x9 m" U; H$ q% V7 H) R$ e
  45.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    - ^1 A! z) y2 L! |1 M7 n) p% q
  46.     }+ ^1 n2 Y8 \* W6 `5 }5 l# p
  47. }
    9 T2 ~, ]6 {) ^8 d& Z. v* X

  48. 0 X! Q' H0 L* ~& |
  49. int main() {( p) k* `5 a% F! B) L0 d' p: b
  50.     // 初始化时钟和定时器, @$ t. w6 Z- g. ]& J
  51.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);9 j2 j5 P6 ]1 ~, w  E" o
  52.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;+ x# a- d( v$ K9 Z$ S: G( k
  53.     TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器,使计时器频率为1 MHz: {4 S% G1 _4 f" W
  54.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大定时器周期) i! @  H) v; ?- V
  55.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
    1 ^! A4 B( \# }  @  x& i
  56. 6 R: H! z' e: i9 @" M) f0 H. z+ O
  57.     // 启动定时器, P7 |% w5 K# l& n
  58.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);% U- e1 b! I+ g* B, M9 S

  59. ; Z/ p( \$ m* T" W
  60.     // 初始化外部中断
    , m8 W) w& p" Q; r$ v
  61.     EXTI_Config();3 d: M3 O! |8 ?  }* }
  62. 1 |: r' O& V1 B* s
  63.     while (1) {/ t! |* O* i4 M1 k" z5 Z
  64.         // 在外部中断中测量一个完整信号周期的时间
    , X4 T4 I5 _7 g( K

  65. $ Q: K* |! J8 c* @4 l) q$ P
  66.         // 计算频率
    - Z4 o: {' ~7 v1 j) Y% M
  67.         float frequency = 1000000.0 / (float)periodTime; // 1秒 = 1000000微秒, a1 S# d- @, e8 U( F
  68.     }9 n) y! H! e/ p# U3 `* Y' [/ A- @
  69. }
复制代码
5 M" t, z: u. M& K5 \' E- e
无论你选择计数法还是周期法,都可以根据你的应用需求来选择最适合的方法。在STM32微控制器中,你可以根据不同的外部硬件和引脚配置来实现频率测量。希望这篇文章能帮助你更好地理解频率测量原理,并在STM32中实际应用中使用它们。4 ]4 y$ f! z/ h' _6 u8 H
  Z# p$ p3 k5 u+ Q. d

* Y& B( t$ D# l' m' u8 A, \6 z0 k! L( O转载自: 玩转单片机与嵌入式5 O7 w+ v8 w8 d" S' K- ^
如有侵权请联系删除' u, O3 N9 S+ v2 B

$ \. H* D+ W0 M2 v8 q* I; J, v3 V0 r  q# e! E# [1 r7 M* t
收藏 评论1 发布时间:2023-11-4 15:31

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1个回答
xu@xupt 回答时间:2023-11-5 10:11:37

原始连接有没有呀

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