欧美激情久久久久久,人妻久久精品天天中文字幕,国产精品无码色一区二区三区按摩 ,日韩中文无码有码免费视频

如何使用STM32測量頻率和占空比?

使用平臺:官方STM32F429DISCOVERY開(kāi)發(fā)板,180MHz的主頻,定時(shí)器頻率90MHz。

相關(guān)題目:

(1)測量脈沖信號頻率f_O,頻率范圍為10Hz~2MHz,測量誤差的絕對值不大于0.1%。(15分)

(2)測量脈沖信號占空比D,測量范圍為10%~90%,測量誤差的絕對值不大于2%。(15分)


思路一:外部中斷

思路:這種方法是很容易想到的,而且對幾乎所有MCU都適用(連51都可以)。方法也很簡(jiǎn)單,聲明一個(gè)計數變量TIM_cnt,每次一個(gè)上升沿/下降沿就進(jìn)入一次中斷,對TIM_cnt++,然后定時(shí)統計即可。如果需要占空比,那么就另外用一個(gè)定時(shí)器統計上升沿、下降沿之間的時(shí)間即可。

缺點(diǎn):缺陷顯而易見(jiàn),當頻率提高,將會(huì )頻繁進(jìn)入中斷,占用大量時(shí)間。而當頻率超過(guò)100kHz時(shí),中斷程序時(shí)間甚至將超過(guò)脈沖周期,產(chǎn)生巨大誤差。同時(shí)更重要的是,想要測量的占空比由于受到中斷程序影響,誤差將越來(lái)越大。

總結:我們當時(shí)第一時(shí)間就把這個(gè)方案PASS了,沒(méi)有相關(guān)代碼(這個(gè)代碼也很簡(jiǎn)單)。不過(guò),該方法在頻率較低(10K以下)時(shí),可以拿來(lái)測量頻率。在頻率更低的情況下,可以拿來(lái)測占空比。


思路二:PWM輸入模式

思路:翻遍ST的參考手冊,在定時(shí)器當中有這樣一種模式:

如何使用STM32測量頻率和占空比?


簡(jiǎn)而言之,理論上,通過(guò)這種模式,可以用硬件直接測量出頻率和占空比。當時(shí)我們發(fā)現這一模式時(shí)歡欣鼓舞,以為可以一步解決這一問(wèn)題。

但是,經(jīng)過(guò)測量之后發(fā)現這種方法測試數據不穩定也不精確,數據不停跳動(dòng),且和實(shí)際值相差很大。ST的這些功能經(jīng)常有這種問(wèn)題,比如定時(shí)器的編碼器模式,在0點(diǎn)處頻繁正負跳變時(shí)有可能會(huì )卡死。這些方法雖然省事,穩定性卻不是很好。

經(jīng)過(guò)線(xiàn)性補償可以一定程度上減少誤差(參數在不同情況下不同):

freq=Frequency*2.2118-47.05;

這種方法無(wú)法實(shí)現要求。所以在這里我并不推薦這種方法。如果有誰(shuí)能夠有較好的程序,也歡迎發(fā)出來(lái)。


思路三:輸入捕獲

思路:一般來(lái)說(shuō),對STM32有一定了解的壇友們在測量頻率的問(wèn)題上往往都會(huì )想到利用輸入捕獲。

首先設定為上升沿觸發(fā),當進(jìn)入中斷之后(rising)記錄與上次中斷(rising_last)之間的間隔(周期,其倒數就是頻率)。

再設定為下降沿,進(jìn)入中斷之后與上升沿時(shí)刻之差即為高電平時(shí)間(falling-rising_last),高電平時(shí)間除周期即為占空比。

如何使用STM32測量頻率和占空比?

該方法尤其是在中低頻(<100kHz)之下精度不錯。

缺點(diǎn):稍有經(jīng)驗的朋友們應該都能看出來(lái),該方法仍然會(huì )帶來(lái)極高的中斷頻率。在高頻之下,首先是CPU時(shí)間被完全占用,此外,更重要的是,中斷程序時(shí)間過(guò)長(cháng)往往導致會(huì )錯過(guò)一次或多次中斷信號,表現就是測量值在實(shí)際值、實(shí)際值×2、實(shí)際值×3等之間跳動(dòng)。實(shí)測中,最高頻率可以測到約400kHz。

總結:該方法在低頻率(<100kHz)下有著(zhù)很好的精度,在考慮到其它程序的情況下,建議在10kHz之下使用該方法。同時(shí),可以參考以下的改進(jìn)程序減少CPU負載。


改進(jìn):前述問(wèn)題,限制頻率提高的主要因素是過(guò)長(cháng)的中斷時(shí)間(一般應用情景之下,還有其它程序部分的限制)。

所以進(jìn)行以下改進(jìn):

1.使用2個(gè)通道,一個(gè)只測量上升沿,另一個(gè)只測量下降沿。這樣可以減少切換觸發(fā)邊沿的延遲,缺點(diǎn)是多用了一個(gè)IO口。

2.使用寄存器,簡(jiǎn)化程序

之所以改用TIM2是因為T(mén)IM5的CH1(PA0)還是按鍵輸入引腳。本來(lái)想來(lái)這應當也沒(méi)什么,按鍵不按下不就是開(kāi)路嘛。

所以,當使用別人的程序之前,請一定仔細查看電路圖。

如何使用STM32測量頻率和占空比?

這樣,最高頻率能夠達到約1.1MHz,是一個(gè)不小的進(jìn)步。但是,其根本問(wèn)題——中斷太頻繁——仍然存在。

解決思路也是存在的。本質(zhì)上,我們實(shí)際上只需要讀取CCR1和CCR2寄存器。而在內存復制過(guò)程中,面對大數據量的轉移時(shí),我們會(huì )想到什么?

顯然,我們很容易想到——利用DMA。所以,我們使用輸入捕獲事件觸發(fā)DMA來(lái)搬運寄存器而非觸發(fā)中斷即可,然后將這些數據存放在一個(gè)數組當中并循環(huán)刷新。

這樣,我們可以隨時(shí)來(lái)查看數據并計算出頻率。

大神在回復中提出了幾個(gè)改進(jìn)意見(jiàn),列出如下:

1.可以設定僅有通道2進(jìn)行下降沿捕獲并觸發(fā)中斷,而通道1捕獲上升沿不觸發(fā)中斷。在中斷函數當中,一次讀取CCR1和CCR2。這樣可以節省大量時(shí)間。

2.可以先進(jìn)行一次測量,根據測量值改變預分頻值PSC,從而提高精度

3.間隔采樣。例如每100ms采樣10ms.

這樣的改進(jìn)應當能夠將最高采樣頻率增加到2M.但是頻率的進(jìn)一步提高仍然不可能。


因為這時(shí)的主要矛盾是中斷函數時(shí)間過(guò)長(cháng),導致CPU還在處理中斷的時(shí)候這一次周期就結束了,使得最終測量到的頻率為真實(shí)頻率的整數倍左右。示意圖如下:

如何使用STM32測量頻率和占空比?

因此,高頻時(shí)仍然推薦以下方法。

綜上,對這幾種方法做一個(gè)總結:

外部中斷:編寫(xiě)容易,通用性強。缺點(diǎn)是中斷進(jìn)入頻繁,誤差大。

PWM輸入:全硬件完成,CPU負載小,編寫(xiě)容易。缺點(diǎn)是不穩定,誤差大。

輸入捕獲:可達到約400kHz。低頻精度高,10Hz可達到0.01%以下,400kHz也有3%。缺點(diǎn)是中斷頻繁,無(wú)法測量高頻,幅值必須在3.3~5V之間。

圖片加載中...

在線(xiàn)留言

◎歡迎您的留言,您也可以通過(guò)以下方式聯(lián)系我們:

◎客戶(hù)服務(wù)熱線(xiàn):021-51095123

◎郵箱:xin021@126.com

展開(kāi)