频率测量方法及STM32代码示例

嵌入式ARM 2023-11-06 12:02
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。
一、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:
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。
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。
最后使用以下公式计算频率:
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。
以下是一个基本的STM32代码示例,用于频率测量:
#include "stm32f4xx.h"
int main() { // 初始化时钟和计时器 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct; TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器,使计时器频率为1 MHz TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000000 - 1; // 设置定时器周期为1秒 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
// 启动计时器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
// 初始化事件计数器 uint32_t eventCount = 0;
while (1) { if (/*检测事件发生*/) { eventCount++; }
if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update)) { // 时间窗口结束,计算频率 float frequency = (float)eventCount / 1.0; // 重置计数器和标志 eventCount = 0; TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); } }}

二、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:

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:

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。

以下是一个简单的STM32代码示例,用于周期法测量:

#include "stm32f4xx.h"
// 定义全局变量来存储周期时间uint32_t periodTime = 0;
// 外部中断初始化函数void EXTI_Config(void) { EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
// 使能外部中断线 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE); SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 使用GPIOA引脚0
// 配置外部中断线0 EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 可以根据信号的边沿配置 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
// 配置外部中断中断向量 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);}
// 外部中断中断处理函数void EXTI0_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) { static uint32_t startTime = 0; uint32_t endTime = 0;
if (startTime == 0) { startTime = TIM_GetCounter(TIM2); } else { endTime = TIM_GetCounter(TIM2); periodTime = endTime - startTime; startTime = endTime; }
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); }}
int main() { // 初始化时钟和定时器 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct; TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器,使计时器频率为1 MHz TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大定时器周期 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
// 启动定时器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
// 初始化外部中断 EXTI_Config();
while (1) { // 在外部中断中测量一个完整信号周期的时间
// 计算频率 float frequency = 1000000.0 / (float)periodTime; // 1秒 = 1000000微秒 }}

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。
最后,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。

END

来源:玩转单片机与嵌入式

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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