STM32实现等精度测频

知晓编程

上一章介绍了利用STM32的TIM的捕获功能实现频率测量的方法，但测量误差受被测信号频率的影响，不适合测量频率变化较大的 。本章将介绍等精度测频的方法以及STM32的实现。

    STM32硬件电路板及仿真器（以STM32F072C8单片机为例）

    Keil v5以上版本（MDK-ARM）

基本原理
首先看一张图：

50j043olh5c64048945230.png

传统的测频方式，闸门放时间是固定的，闸门时间内被测信号的计数个数Nx不一定是整数个，因此会有一定的误差，且误差与被测信号频率有关。而等精度测频的方法，闸门时间不是固定的，而是被测信号的整数倍。 因此消除了对被测信号计数的±1误差，其误差只与标准信号的计数个数Ns的±1误差有关。可以看出，闸门时间越长，标准频率Fs越大，Ns的计数值越大，±1误差的影响就小。在相同的闸门时间内，被测信号的频率Fx=Nx*Fs/Ns。

STM32的实现
实现等精度测频用到两个定时器，其中一个定时器用于产生闸门时间，另外一个用于捕获被测信号和标准信号计数。
实现步骤：
TIM1设置约1秒的闸门时间。TIM3捕获到被测信号上升沿后，将TIM1计数器清零。闸门时间开始，TIM3开始捕获计数同时本身计数器也开始计数。闸门时间到后，标志置位。TIM3检测到标志置位且捕获到上升沿后，记录当前捕获计数的值Nx和本身计数器的计数值Ns。计算被测信号频率Fx=Nx*Fs/Ns，其中Fs为定时器时钟频率48MHz。[/ol]
STM32CubeMX的TIM配置如下：

gfkcpzrrpdu64048945330.jpg

TIM1作为产生闸门时间的定时器，其计数周期设置为47999，时钟为系统时钟，1000分频。则溢出周期即闸门时间为1秒，打开溢出中断：

sbcb1is1eyj64048945430.png

TIM3作为捕获被测信号的定时器，其配置如下，通道1设置为捕获模式，捕获上升沿，定时周期设置为最大65535，时钟为系统时钟，不分频。打开中断（TIM3捕获和溢出为同一个中断）。

iasacpombgt64048945530.png

hguccb04syy64048945630.jpg

程序实现：
按照之前介绍的步骤设置其它外设，并生成代码。初始化后，启动TIM1和TIM3中断。

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_1);编写中断回调函数。

#define Fs 48000000L  //定时器时钟频率uint32_t TIM3_Cnt_Value[2];//定时器3捕获值uint32_t TIM3_Over_Cnt=0;//定时器3溢出次数uint32_t TIM1_Over_Flag=0;//定时器1溢出标志uint32_t Ns,Nx;//标志信号计数值  被测信号计数值double Fx;//被测频率
//定时器溢出中断 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;  }
}
//定时器捕获中断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 开始闸门时间      TIM3_Cnt_Value[0] = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);      Nx++;    }    else if(TIM1_Over_Flag == 1)//闸门时间到    {      Nx++;      TIM3_Cnt_Value[1] = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);      Ns = (TIM3_Over_Cnt16) + TIM3_Cnt_Value[1] - TIM3_Cnt_Value[0];//计算标准信号的计数值      TIM1_Over_Flag = 2;//一次测量完成 标志置位    }  }}//计算被测频率void CalcFx(void){  if(TIM1_Over_Flag == 2)  {    Fx = (double)Nx * Fs / Ns;//计算频率    Nx=0; //计数清零    TIM1_Over_Flag = 0;//标志清零，可以开始下一次测量  }}
在主函数中调用CalcFx()函数即可获取被测信号的频率。
以上即为利用STM32定时器实现等精度测频的全部内容，STM32定时器的功能还有很多，如触发ADC采样、编码器模式等。不再一一做介绍，下一章开始介绍STM32串口的使用方法，敬请期待。