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
2 @4 F  v; B0 j8 T  I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：
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。
& W1 w7 L. U$ 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。
最后，我们使用以下公式计算频率：
, G* V& ^, b- B# I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。
; D, C$ S. e" W2 C" t以下是一个基本的STM32代码示例，用于频率测量：
+ c+ S. b3 G$ z; f5 y0 L$ l/ _2 t

1. #include "stm32f4xx.h"
   ) v) a; ]; @3 s: j+ t" l
2. 
   # q# ?; a1 p  s/ W
3. int main() {
   ) E8 Q) W) ^- {  L
4.     // 初始化时钟和计时器
   
5.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
   1 L; K; W, H9 F0 ~$ d. N. q7 g0 d' I
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
   
8.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000000 - 1; // 设置定时器周期为1秒
   . Y: h" D$ s1 Q. g+ U% {  H0 j; m
9.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
   ) F3 W0 F/ B  e' I5 U1 T, a" B
10. 
    $ L: Y' G  x6 t& W
11.     // 启动计时器
    6 i1 @  a9 X3 i1 g8 H
12.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    
13. 
    3 F2 y) v$ c) D" L" q) P& p- S
14.     // 初始化事件计数器
    
15.     uint32_t eventCount = 0;
    % ]" B6 d: v, F* |7 O
16. 
    4 p' o( |) ^+ C  q
17.     while (1) {
    0 K' Q3 m. \! F) ]) o: h
18.         if (/*检测事件发生*/) {
    / x, a: U# D9 d6 X' q
19.             eventCount++;
    
20.         }
    . f' R) P' i8 @, t# l
21. 
    
22.         if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update)) {
    
23.             // 时间窗口结束，计算频率
    
24.             float frequency = (float)eventCount / 1.0;
    
25.             // 重置计数器和标志
    & h& |: \3 [4 a) w6 [5 n
26.             eventCount = 0;
    
27.             TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
28.         }
    1 z5 Y; \* I; S0 @6 b+ c6 h
29.     }
    4 v7 t) c" u  f
30. }

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周期法
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：
$ Q5 r4 [5 j' t( d$ k: u' ^2 i% X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。
然后，使用以下公式来计算频率：
+ L# A9 X3 m4 J$ v* s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。
) f4 L0 ]# o& [: D4 p2 e/ u" t以下是一个简单的STM32代码示例，用于周期法测量：
3 j1 U. O) w; ~9 g4 R, \. `6 b
( d% k. j$ p2 e% o

1. 
   5 a" r: {# y2 X" ]( x( D
2. #include "stm32f4xx.h"
   6 _* ~  D5 u8 x5 Y3 a9 w- @; e
3. 
   ! b: h; \) ]5 v
4. // 定义全局变量来存储周期时间
   
5. uint32_t periodTime = 0;
   
6. 
   / t0 N; e7 `; `- w5 `* {
7. // 外部中断初始化函数
   
8. void EXTI_Config(void) {
   
9.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
   5 H+ u* ?+ V7 [" t! R
10.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    
11. 
    $ V, l2 J# e  r/ t
12.     // 使能外部中断线
    6 s; p/ z& f2 G1 R
13.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
    
14.     SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 使用GPIOA引脚0
    3 j' i! [# C9 E4 z( G
15. 
    
16.     // 配置外部中断线0
    . a8 p2 i4 B' a4 a2 f8 N& Q
17.     EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    
18.     EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    0 h: K# i( c3 l) V! ~  c) R7 @+ o9 {
19.     EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 可以根据信号的边沿配置
    
20.     EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    
21.     EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
    ) p* _8 f6 r1 g2 ~: w
22. 
    9 @  q9 k. b' e% T
23.     // 配置外部中断中断向量
    8 M7 Y: O9 R9 j9 q
24.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    . y; E! l4 m6 C1 C" ^
25.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    
26.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    - g5 i# l0 F8 D2 c
27.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
28.     NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
    5 X3 z6 g: i/ n: x/ w+ l8 x) S
29. }
    5 C% N5 M% h1 I- T7 G
30. 
    4 c. V6 x3 d; p- ^. G
31. // 外部中断中断处理函数
    / \) o& t/ f* H; C: _
32. void EXTI0_IRQHandler(void) {
    
33.     if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
    
34.         static uint32_t startTime = 0;
    
35.         uint32_t endTime = 0;
    
36. 
    + \5 t! [5 o. b6 U  G7 N7 S  Y$ J
37.         if (startTime == 0) {
    
38.             startTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    
39.         } else {
    ' Z0 ?: I0 }4 H3 @3 I8 w
40.             endTime = TIM_GetCounter(TIM2);
    5 }% z: W) ^0 L4 c
41.             periodTime = endTime - startTime;
    9 u9 `5 H9 ~  x4 m: R  E" M
42.             startTime = endTime;
    
43.         }
    
44. 
    
45.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    * q: N# ]+ j8 e5 R* f
46.     }
    
47. }
    
48. 
    
49. int main() {
    0 p; {, U; a1 r2 E5 T
50.     // 初始化时钟和定时器
    , ~- a7 F/ X2 F
51.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    7 x2 V# D; a; G4 Z' X
52.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    + d- A& k3 G' ?7 v- I7 _8 p% A
53.     TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器，使计时器频率为1 MHz
    4 k/ h! f3 E6 X# f
54.     TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大定时器周期
    ; X! T$ J5 x: N, V; @, ]( T
55.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
    
56. 
    
57.     // 启动定时器
    
58.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    
59. 
    
60.     // 初始化外部中断
    
61.     EXTI_Config();
    1 _; M2 u4 a4 `5 k) K' A
62. 
    
63.     while (1) {
    
64.         // 在外部中断中测量一个完整信号周期的时间
    " \' J0 M7 s# V
65. 
    
66.         // 计算频率
    
67.         float frequency = 1000000.0 / (float)periodTime; // 1秒 = 1000000微秒
    2 Z. m& @% T: r9 E0 f. u3 B) h8 u
68.     }
    , h$ }1 v8 S! e/ j6 x8 U) g1 S2 _0 l
69. }

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; F* B: i5 v0 i; [$ k# T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。
- I5 a9 r& O! D( P+ Z
. s+ Z/ t. J  g6 F
% ~+ S% o+ S. _, f: |' n! @转载自: 玩转单片机与嵌入式
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1 V, P7 V1 \# W6 d- |
- e, G* G5 T: ]9 Y

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