STM32實現(xiàn)等精度測頻

知曉編程

上一章介紹了利用STM32的TIM的捕獲功能實現(xiàn)頻率測量的方法，但測量誤差受被測信號頻率的影響，不適合測量頻率變化較大的 。本章將介紹等精度測頻的方法以及STM32的實現(xiàn)。

    STM32硬件電路板及仿真器（以STM32F072C8單片機為例）

    Keil v5以上版本（MDK-ARM）

基本原理
首先看一張圖：

傳統(tǒng)的測頻方式，閘門放時間是固定的，閘門時間內被測信號的計數(shù)個數(shù)Nx不一定是整數(shù)個，因此會有一定的誤差，且誤差與被測信號頻率有關。而等精度測頻的方法，閘門時間不是固定的，而是被測信號的整數(shù)倍。 因此消除了對被測信號計數(shù)的±1誤差，其誤差只與標準信號的計數(shù)個數(shù)Ns的±1誤差有關�？梢钥闯�，閘門時間越長，標準頻率Fs越大，Ns的計數(shù)值越大，±1誤差的影響就小。在相同的閘門時間內，被測信號的頻率Fx=Nx*Fs/Ns。

STM32的實現(xiàn)
實現(xiàn)等精度測頻用到兩個定時器，其中一個定時器用于產生閘門時間，另外一個用于捕獲被測信號和標準信號計數(shù)。
實現(xiàn)步驟：
TIM1設置約1秒的閘門時間。TIM3捕獲到被測信號上升沿后，將TIM1計數(shù)器清零。閘門時間開始，TIM3開始捕獲計數(shù)同時本身計數(shù)器也開始計數(shù)。閘門時間到后，標志置位。TIM3檢測到標志置位且捕獲到上升沿后，記錄當前捕獲計數(shù)的值Nx和本身計數(shù)器的計數(shù)值Ns。計算被測信號頻率Fx=Nx*Fs/Ns，其中Fs為定時器時鐘頻率48MHz。[/ol]
STM32CubeMX的TIM配置如下：

TIM1作為產生閘門時間的定時器，其計數(shù)周期設置為47999，時鐘為系統(tǒng)時鐘，1000分頻。則溢出周期即閘門時間為1秒，打開溢出中斷：

TIM3作為捕獲被測信號的定時器，其配置如下，通道1設置為捕獲模式，捕獲上升沿，定時周期設置為最大65535，時鐘為系統(tǒng)時鐘，不分頻。打開中斷（TIM3捕獲和溢出為同一個中斷）。




程序實現(xiàn)：
按照之前介紹的步驟設置其它外設，并生成代碼。初始化后，啟動TIM1和TIM3中斷。

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_1);編寫中斷回調函數(shù)。

#define Fs 48000000L  //定時器時鐘頻率uint32_t TIM3_Cnt_Value[2];//定時器3捕獲值uint32_t TIM3_Over_Cnt=0;//定時器3溢出次數(shù)uint32_t TIM1_Over_Flag=0;//定時器1溢出標志uint32_t Ns,Nx;//標志信號計數(shù)值  被測信號計數(shù)值double Fx;//被測頻率
//定時器溢出中斷 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
  if(htim->Instance == TIM1)  {    TIM1_Over_Flag = 1;  }  if(htim->Instance == TIM3)  {    TIM3_Over_Cnt++;    if(TIM3_Over_Cnt==0xffffffff)TIM3_Over_Cnt=0xfffffffe;  }
}
//定時器捕獲中斷void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){  if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)  {    if(TIM1_Over_Flag == 0)    {      __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1,0);//TIM1清零 開始閘門時間      TIM3_Cnt_Value[0] = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);      Nx++;    }    else if(TIM1_Over_Flag == 1)//閘門時間到    {      Nx++;      TIM3_Cnt_Value[1] = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);      Ns = (TIM3_Over_Cnt16) + TIM3_Cnt_Value[1] - TIM3_Cnt_Value[0];//計算標準信號的計數(shù)值      TIM1_Over_Flag = 2;//一次測量完成 標志置位    }  }}//計算被測頻率void CalcFx(void){  if(TIM1_Over_Flag == 2)  {    Fx = (double)Nx * Fs / Ns;//計算頻率    Nx=0; //計數(shù)清零    TIM1_Over_Flag = 0;//標志清零，可以開始下一次測量  }}
在主函數(shù)中調用CalcFx()函數(shù)即可獲取被測信號的頻率。
以上即為利用STM32定時器實現(xiàn)等精度測頻的全部內容，STM32定時器的功能還有很多，如觸發(fā)ADC采樣、編碼器模式等。不再一一做介紹，下一章開始介紹STM32串口的使用方法，敬請期待。