使用STM32測量頻率和占空比的幾種方法

ID:386364 · 發表于 2018-8-15 00:33

使用STM32測量頻率和占空比的幾種方法，值得擁有
——傾夜·隕滅星塵
這幾天在論壇上面解答了好幾個詢問 STM32 測量頻率的貼子，覺得這種需求還是存在的（示波器、電機控制等等）。而簡單搜索了一下論壇，這方面的貼子有但是不全。正好今年參加比賽做過這方面的題目（最后是一等獎嘿嘿），所以把我們當時嘗試過的各種方案都列出來，方便以后大家使用，也是作為一個長期在論壇的潛水黨對論壇的回報。
PS:由于我們當時的題目除了測量頻率之外，更麻煩的是測量占空比。而這兩個的測量方法聯系比較緊密，所以也一并把測量占空比的方法寫出來。因為時間有限，所以并不能把所有思路都一一測試，只是寫在下面作為參考，敬請諒解。
使用平臺：官方 STM32F429DISCOVERY 開發板，180MHz 的主頻，定時器頻率 90MHz。
相關題目：
（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）。方法也很簡單，聲明一個計數變量 TIM_cnt，每次一個上升沿/下降沿就進入一次中斷，對TIM_cnt++，然后定時統計即可。如果需要占空比，那么就另外用一個定時器統計上升沿、下降沿之間的時間即可。
缺點：缺陷顯而易見，當頻率提高，將會頻繁進入中斷，占用大量時間。而當頻率超過100kHz 時，中斷程序時間甚至將超過脈沖周期，產生巨大誤差。同時更重要的是，想要測量的占空比由于受到中斷程序影響，誤差將越來越大。
總結:我們當時第一時間就把這個方案 PASS 了，沒有相關代碼（這個代碼也很簡單）。
不過，該方法在頻率較低（10K 以下）時，可以拿來測量頻率。在頻率更低的情況下，可以拿來測占空比。
思路二：PWM 輸入模式
思路：翻遍 ST 的參考手冊，在定時器當中有這樣一種模式：

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