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。

计数法
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：
! d( [* m6 O% j- n/ }; Q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。
8 L  b2 H2 h6 w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。
最后，我们使用以下公式计算频率：
! O; q, D3 v  n; a; S) l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。
0 p! v4 W3 a( E( J: e# a; q以下是一个基本的STM32代码示例，用于频率测量：
0 y" K, y$ \. D1 e: b( C/ L

1. #include "stm32f4xx.h"
   % y8 ^" Q8 `. b
2. 
   
3. int main() {
   
4.     // 初始化时钟和计时器
   
5.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
   5 @, @& M4 b  [3 p! x
6.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
   
7.     TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器，使计时器频率为1 MHz
   2 [- [. w) t4 k! M
8.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000000 - 1; // 设置定时器周期为1秒
   " p& Q! A3 e+ b! W# }
9.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
   
10. 
    
11.     // 启动计时器
    
12.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    
13. 
    7 v7 M* G) N1 n+ N+ Z0 P5 {
14.     // 初始化事件计数器
    , {6 X& E& @3 q5 Q8 \1 V
15.     uint32_t eventCount = 0;
      J' G8 k: U# d
16. 
    
17.     while (1) {
    
18.         if (/*检测事件发生*/) {
    / {( D- f5 g2 Z0 {9 S/ v
19.             eventCount++;
    3 [- f  ~6 z* t
20.         }
    + b2 E; z, @- v/ x7 {
21. 
    
22.         if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update)) {
    
23.             // 时间窗口结束，计算频率
    ( _4 i' l- d7 x; W& g" b
24.             float frequency = (float)eventCount / 1.0;
    
25.             // 重置计数器和标志
    
26.             eventCount = 0;
    0 T% @, D+ x; a4 s4 x
27.             TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
28.         }
    
29.     }
    3 C( H8 a1 q6 w/ c% Q
30. }

复制代码

5 Y, t# E: ~# B" X# {
周期法
' R- q3 r/ X' {3 F- ]6 E) y7 f# k" ^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：
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。
" v" X* ], L# T( J然后，使用以下公式来计算频率：
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。
! t! b) F$ H6 R* ~+ H/ r以下是一个简单的STM32代码示例，用于周期法测量：
5 u/ }4 Q3 ^3 a/ ~

1. 
   
2. #include "stm32f4xx.h"
   
3. 
   7 k+ X- K; I+ ]7 }. |' q1 o
4. // 定义全局变量来存储周期时间
   
5. uint32_t periodTime = 0;
   
6. 
   ( \; K( D2 F' @( f1 Q( ~( H, \9 ~, y
7. // 外部中断初始化函数
   ' ^& b5 s: g! p8 E8 E/ h
8. void EXTI_Config(void) {
   
9.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
   
10.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    0 y2 [5 p% k) M1 Q% l
11. 
    2 K4 k( G% f2 q9 v& J/ b+ a( v$ e, ^
12.     // 使能外部中断线
    7 u) J9 I6 @5 b$ w% ~: _
13.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
    6 x/ q' _( F3 X, b8 A
14.     SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 使用GPIOA引脚0
    9 L5 E# U' G) a) ?
15. 
    
16.     // 配置外部中断线0
    . Q4 P; c1 C* K4 y$ V: g
17.     EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    
18.     EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    3 y# d6 L$ [( G* W6 C& x& }
19.     EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 可以根据信号的边沿配置
    ) G) r1 |# ~+ E$ ~# _7 d
20.     EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    , l7 E9 Z# q: F6 M6 f# J
21.     EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
    # t& |1 u6 w- H' }; a
22. 
    
23.     // 配置外部中断中断向量
    
24.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    
25.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    
26.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    
27.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    / r) v/ v& z9 c" W% Y
28.     NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
    / E3 D& o. Y5 C8 F1 @! _
29. }
    
30. 
    : Q0 ~3 ?! H# A: i4 n
31. // 外部中断中断处理函数
    
32. void EXTI0_IRQHandler(void) {
    . s  a; o: D" {/ C7 V
33.     if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
    1 ^6 x. N3 o9 Y8 A7 m" c3 p: l
34.         static uint32_t startTime = 0;
      e* d+ C; a; c
35.         uint32_t endTime = 0;
    
36. 
    
37.         if (startTime == 0) {
    
38.             startTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    
39.         } else {
    
40.             endTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    8 ?$ ?4 t4 o1 w- S8 {" Z; v
41.             periodTime = endTime - startTime;
    
42.             startTime = endTime;
    
43.         }
    
44. 
    
45.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    8 d9 N& s, }1 X6 \4 P! \; W- {' q% {
46.     }
    0 X: T+ @% Q$ M4 c
47. }
    4 e; r+ c- |0 @: t, C' {
48. 
    # l2 X& ^! X/ l5 D3 x
49. int main() {
    
50.     // 初始化时钟和定时器
    
51.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
52.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    , _' ~- j! \" V
53.     TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器，使计时器频率为1 MHz
    
54.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大定时器周期
    
55.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
    
56. 
    ( l5 }# B% S6 Z: R/ i/ }! k, ~2 p+ k
57.     // 启动定时器
    
58.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    % b; T1 S( `8 t! s' e" f; c2 O
59. 
    
60.     // 初始化外部中断
    . E$ _5 Z+ K4 B1 @7 B
61.     EXTI_Config();
    
62. 
    5 D$ c7 C! U% Y' m0 v: F/ |
63.     while (1) {
    8 c9 ~( X* u) r7 w
64.         // 在外部中断中测量一个完整信号周期的时间
    . `% [' D4 H/ T1 x! R- Q3 n
65. 
    0 F" ~0 f+ [* {5 g( E& p1 B
66.         // 计算频率
    & ?0 {' D4 R5 ]4 t) ~
67.         float frequency = 1000000.0 / (float)periodTime; // 1秒 = 1000000微秒
    " d* J2 {; c) D1 m: \
68.     }
    ; S  X# ^' L/ h/ g6 }1 I( f
69. }

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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。
( \( T8 i) L3 t7 ]0 ~; n3 E6 F5 p

转载自: 玩转单片机与嵌入式
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% V# [* B3 N! _: a! Y0 `
* G; ~3 z3 f# _/ r" P) K7 h1 S

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