STM32單片機測量方波頻率方法總結

STM32單片機測量方波頻率方法總結一、測周法：通過一個方波的兩個上升沿或下降沿觸發(fā)中斷，然后定時器計數(shù)，計數(shù)的總個數(shù)乘以計數(shù)單位時間即該方波的周期，具體可通過單片機輸入捕獲功能實現(xiàn)，以下為參考代碼//輸入捕獲初始化函數(shù)voidinput_frequent_init(void)//采用TIM4的Channel」通道作為輸入捕獲通道｛//聲明結構體變量，用來初始化定時器TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM4_TimeBaseInitStrueture;TIM_ICInitTypeDefTIM4_ICInitStrueture;NVIC_InitTypeDefTIM4_NVIC_InitStrueture;/*開啟定時器4時鐘*/RCC_APBlPeriphClockCmd(RCC_APBlPeriph_TIM4,ENABLE);TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update|TIM_IT_CCl);//清除捕獲和中斷標志位TIM4_TimeBaseInitStrueture.TIM_Period=Oxffff;//設定計數(shù)器自動重裝值(設置為最大)

TIM4_TimeBaseInitStrueture.TIM_Prescaler=1;//設置分頻系數(shù)TIM4_TimeBaseInitStrueture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//設置時鐘分割:TDTS=Tck_timTIM4_TimeBaseInitStrueture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM4_TimeBaseInitStrueture);//根據(jù)結構體參量初始化定時器TIM4_ICInitStrueture.TIM_Channel=TIM_Channel_l;//選擇輸入捕獲的輸入端，IC1映射到TI1上TIM4_ICInitStrueture.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity—Rising;//設置為上升沿捕獲TIM4_ICInitStrueture.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DireetTI;//映射到TI1上TIM4_ICInitStrueture.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//配置輸入分頻，不分頻TIM4_ICInitStrueture.TIM_ICFilter=0x00;//IC1F=0000配置輸入濾波器，此處不濾波

TIM_ICInit(TIM4,&TIM4_ICInitStrueture);//初始化TIM4通道1//中斷分組初始化NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);TIM4_NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannel二TIM4_IRQn;//打開TIM4的全局中斷TIM4_NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;//搶占優(yōu)先級配置為1TIM4_NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//響應優(yōu)先級配置為1TIM4_NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能NVIC_Init(&TIM4_NVIC_InitStrueture);//初始化中斷TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//使能中斷TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE)；//使能捕獲和更新中斷

}需要注意的是，如果所測信號中存在尖峰干擾信號，則TIM4_ICInitStrueture.TIM_ICFilter=0x00;//IC1F=0000配置輸入濾波器，此處不濾波這一行應根據(jù)干擾信號的高電平時間來賦予合適的濾波器的值，具體計算方法參考芯片手冊或自行百度。voidTIM4_IRQHandler()//輸入捕獲中斷函數(shù){staticu8state;//存儲捕獲狀態(tài)，state=0表示未捕獲到第一個上升沿，state=1表示已經(jīng)捕獲到第一個上升沿staticu32TIM4CH1_CAPTURE;//存儲TIM4計數(shù)寄存器溢出次數(shù)u32timecount;//存儲總的計數(shù)次數(shù)if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)!=RESET)//發(fā)生計數(shù)器溢出更新中斷elseif(state==1)elseif(state==1)//已經(jīng)捕獲到第一個上升沿TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中斷標志位if(state==1)//在捕獲到第一個上升沿后TIM4CH1_CAPTURE++;//溢出次數(shù)加一}if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_CCl)!=RESET)//產(chǎn)生輸入捕獲中斷{TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中斷標志位if(state==0)//未捕獲到第一個上升沿{state=1;//置1TIM_SetCounter(TIM4,0);//將計數(shù)器清零}

state=0;//置0timecount二TIM_GetCapturel(TIM4)+TIM4CHl_CAPTURE*65536;//計算兩個上升沿之間的總計數(shù)TIM4CH1_CAPTURE=0;//清零溢出次數(shù)TIM_SetCounter(TIM4,0);//清零計數(shù)器frequent_input二36000000.0/timecount;//計算頻率}}}注意：根據(jù)所測頻率大致范圍來配置定時器(可提高測量精度)該方法可精確測量較低頻率，本人測試lk以下精確度高達0.1%，但隨著頻率的增加，誤差也越來越大，故測低頻時推薦此方法接下來的程序還可測量占空比，思路是先設置為上升沿捕獲，然后設置為下降沿捕獲，在設置為上升沿捕獲，根據(jù)兩次捕獲中計數(shù)次數(shù)算出占空比duty二捕獲高電平時間/(捕獲高電平時間+捕獲低電平時間)

定時器輸入捕獲配置同上(改用TIM5,TIM分頻系數(shù)改為143,TIM_Prescaler=143)，不在重復，直接看中斷函數(shù)voidTIM5_IRQHandler(){if((TIM5CHl_CAPTURE_STA&0X80)==0)//還未成功捕獲{if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update)!=RESET){if(TIM5CHl_CAPTURE_STA&0X20)//已經(jīng)捕獲到高電平{if((TIM5CHl_CAPTURE_STA&0xlf)==0x1f)//高電平時間太長了{TIM5CHl_CAPTURE_STA|=0x80;//標記成功捕獲一次

else{TIM5CH1_CAPTURE_STA++;//溢出次數(shù)加1}}}}if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_CC4)!=RESET)//發(fā)生捕獲事件{if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X20)&&(!(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)))//已經(jīng)捕獲到上升沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;//標記成功捕獲一次下降沿

TIM5CH1_CAPTURE_VAL1二TIM_GetCapture4(TIM5)+(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0Xlf)*65536;//獲得TIM5捕獲通道一的捕獲值(對應高電平時間)TIM_SetCounter(TIM5,0);//清零計數(shù)器TIM_0C4PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);//設置為上升沿捕獲TIM5CH1_CAPTURE_STA&=0Xe0;//溢出次數(shù)清零}elseif((TIM5CHl_CAPTURE_STA&0X20)==0)//未捕獲到上升沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//清零標志位及溢出次數(shù)TIM5CH1_CAPTURE_VAL1=0;//清零高電平計數(shù)TIM5CH1_CAPTURE_VAL2=0;//清零低電平計數(shù)TIM_SetCounter(TIM5,0);TIM_SetCounter(TIM5,0);//清零TIM5計}}數(shù)寄存器TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X20;//置標志位TIM_0C4PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);//設置為下降沿捕獲}elseif((TIM5CHl_CAPTURE_STA&0X40)&&(!(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)))//已經(jīng)捕獲到下降沿{TIM5CH1_CAPTURE_VAL2二TIM_GetCapture4(TIM5)+(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0Xlf)*65536;//低電平計數(shù)(對應低電平時間)TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//置標志位}}TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_CC4|TIM_IT_Update);//清中斷標志位}}主函數(shù)u8TIM5CH1_CAPTURE_STA;//u16TIM5CH1_CAPTURE_VAL1;//u16TIM5CH1_CAPTURE_VAL2;//floatfrequent;floatduty;intmain(){input_duty_init();while(l){if((TIM5CHl_CAPTURE_STA&0x80))//{duty=(float)TIM5CHl_CAPTURE_VALl/(TIM5CH1_CAPTURE_VAL1+TIM5CH1_CAPTURE_VAL2);//計算占空比frequent+=500000.0/(TIM5CHl_CAPTURE_VAL1+TIM5CH1_CAPTURE_VAL2);//計算頻率TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//清零標志位

}這個程序中變量TIM5CH1_CAPTURE_STA的高三位作為輸入捕獲狀態(tài)的標志位，具體每一位的作用不在詳細解釋，憑借自學能力完全可以解決。該方法測量誤差同樣在頻率比較低時精確度很高，但隨著頻率的增大誤差也越來越大。二、測頻法通過在一定時間內(nèi)檢測跳邊沿的個數(shù)可計算出頻率頻率=上升沿或下降沿個數(shù)/統(tǒng)計時間具體實現(xiàn)有兩種方法。1.利用外部中斷統(tǒng)計跳邊沿個數(shù)，配置一個定時器每隔一定時間對頻率進行計算，部分代碼如下voidexti_init()//外部中斷初始化函數(shù){GPI0_InitTypeDefGPI0_InitStrueture;EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStrueture;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStrueture;/*開啟GPIO和管腳復用時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFI0,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPI0C,ENABLE);/*GPIO配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin二GPI0_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode二GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed二GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPI0_PinSource2);//選擇GPIO引腳用作外部中段線路//此處一定要記住給端口管腳加上中斷外部線路/*設置外部中斷模式*/EXTI_InitStructure.EXTI_Line二EXTI_Line2;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode二EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//下降沿進中斷EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;

EXTI_Init(&EXTI_InitStrueture);/*設置NVIC參數(shù)*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_l);NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannel=EXTI2_IRQn;//打開EXTI2的全局中斷NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1；//設置優(yōu)先級NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelSubPriority二1;NVIC_InitStrueture.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能NVIC_Init(&NVIC_InitStrueture);}外部中斷中斷函數(shù)voidEXTI2_IRQHandler(){if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2)==SET)

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清中斷if(GPIO_ReadInputDataBit(GPI0C,GPI0_Pin_2)==Bit_RESET)//確定沿{ent++;}}}定時器中斷函數(shù)voidTIM3_IRQHandler(){frequent二ent;//定時器設置時間為Is時ent=0;//清零計數(shù)entTIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);//清標志位

該方法在實測300K以下頻率誤差很小，大概在0-20Hz左右，根據(jù)規(guī)律可以進行線性分段補償，補償后誤差可控制在0-2Hz，但是隨著頻率升高，誤差將越來越大不可彌補。2.采用定時器外部計數(shù)的方法，另外一個定時器負責每隔一段時間計算頻率，部分代碼如下voidtime_init(){GPI0_InitTypeDefGPI0_InitStrueture;TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM2_TimeBaseInitStrueture;TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM3_TimeBaseInitStrueture;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStrueture;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPI0A,ENABLE);RCC_APBlPeriphClockCmd(RCC_APBlPeriph_TIM3,ENABLE);RCC_APBlPeriphClockCmd(RCC_APBlPeriph_TIM2,ENABLE);GPIO_InitStrueture.GPIO_Pin二GPIO_Pin_0;GPIO_InitStrueture.GPIO_Mode二GPIO_Mode_IPU;

GPIO_InitStrueture.GPIO_Speed二GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrueture);TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除TIM2中斷標志位TIM2_TimeBaseInitStrueture.TIM_Period=0xFFFF;//設置自動重裝載值TIM2_TimeBaseInitStrueture.TIM_Prescaler=0;//設置分頻TIM2_TimeBaseInitStrueture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM2_TimeBaseInitStrueture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上計數(shù)TIM_TimeBaseInit(TIM2，&TIM2_TimeBaseInitStrueture);TIM_ETRClockModelConfig(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);//設置為采用外部時鐘計數(shù)，可設定濾波參數(shù)消除信號干擾=0;=0;TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);TIM3_TimeBaseInitStrueture.TIM_Period=999;TIM3_TimeBaseInitStrueture.TIM_Prescaler=3599;TIM3_TimeBaseInitStrueture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM3_TimeBaseInitStrueture.TIM_CounterMode=TIM_Cou