頻率測(cè)量是在電子和通信領(lǐng)域中非常重要的任務(wù)，用于確定信號(hào)的周期性和事件的發(fā)生率。

在本文中，我們將介紹兩種常用的頻率測(cè)量方法：計(jì)數(shù)法和周期法，并提供與STM32微控制器的示例代碼，以幫助你在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行頻率測(cè)量。

計(jì)數(shù)法

計(jì)數(shù)法是最簡(jiǎn)單的頻率測(cè)量方法之一，它通過(guò)直接計(jì)數(shù)事件發(fā)生的次數(shù)，并與時(shí)間相關(guān)聯(lián)來(lái)計(jì)算頻率。

其原理如下： 首先，我們選擇一個(gè)時(shí)間窗口，通常使用計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量。

時(shí)間窗口可以是任意合適的時(shí)間段，例如1秒。 在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，我們記錄事件發(fā)生的次數(shù)，這可以通過(guò)外部事件觸發(fā)器、傳感器或計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

最后，我們使用以下公式計(jì)算頻率： 計(jì)數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易懂，適用于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于STM32微控制器，你可以使用內(nèi)部計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)法。

以下是一個(gè)基本的STM32代碼示例，用于頻率測(cè)量：

#include "stm32f4xx.h"


int main() {
    // 初始化時(shí)鐘和計(jì)時(shí)器
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 設(shè)置預(yù)分頻器，使計(jì)時(shí)器頻率為1 MHz
    TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000000 - 1; // 設(shè)置定時(shí)器周期為1秒
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);


    // 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);


    // 初始化事件計(jì)數(shù)器
    uint32_t eventCount = 0;


    while (1) {
        if (/*檢測(cè)事件發(fā)生*/) {
            eventCount++;
        }


        if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update)) {
            // 時(shí)間窗口結(jié)束，計(jì)算頻率
            float frequency = (float)eventCount / 1.0;
            // 重置計(jì)數(shù)器和標(biāo)志
            eventCount = 0;
            TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
        }
    }
}

周期法

周期法是另一種常用的頻率測(cè)量方法，特別適用于周期性信號(hào)的測(cè)量。

其原理如下： 我們首先測(cè)量一個(gè)完整的信號(hào)周期所需的時(shí)間。這可以通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的上升沿或下降沿來(lái)實(shí)現(xiàn)。

然后，使用以下公式來(lái)計(jì)算頻率： 周期法對(duì)于周期性信號(hào)非常有效，因?yàn)樗峁┝烁叩臏y(cè)量精度。

在STM32中，你可以使用外部中斷或捕獲模式來(lái)實(shí)現(xiàn)周期法。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的STM32代碼示例，用于周期法測(cè)量：

#include "stm32f4xx.h"


// 定義全局變量來(lái)存儲(chǔ)周期時(shí)間
uint32_t periodTime = 0;


// 外部中斷初始化函數(shù)
void EXTI_Config(void) {
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;


    // 使能外部中斷線(xiàn)
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
    SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 使用GPIOA引腳0


    // 配置外部中斷線(xiàn)0
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 可以根據(jù)信號(hào)的邊沿配置
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);


    // 配置外部中斷中斷向量
    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);
}


// 外部中斷中斷處理函數(shù)
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() {
    // 初始化時(shí)鐘和定時(shí)器
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 設(shè)置預(yù)分頻器，使計(jì)時(shí)器頻率為1 MHz
    TIM_InitStruct.TIM_Period = 0xFFFFFFFF; // 最大定時(shí)器周期
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);


    // 啟動(dòng)定時(shí)器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);


    // 初始化外部中斷
    EXTI_Config();


    while (1) {
        // 在外部中斷中測(cè)量一個(gè)完整信號(hào)周期的時(shí)間


        // 計(jì)算頻率
        float frequency = 1000000.0 / (float)periodTime; // 1秒 = 1000000微秒
    }
}