STM32利用外部中断和定时器测量信号频率

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我是靠谱客的博主坚强季节，这篇文章主要介绍STM32利用外部中断和定时器测量信号频率，现在分享给大家，希望可以做个参考。

摘要

利用定时器产生PWM波。然后利用32的外部中断和定时器来测量32输出的波形硬件：STM32F103C8T6核心板、示波器、串口调试助手所用到的的引脚为PA8和PA0。

测量方案

在第一次外部中断(上升沿触发)到之时，开启定时器，同时计数器清零。然后等待第二次中断到来，在第二次外部中断(上升沿触发)到之时，获取计数器的计数值，同时关闭计数器。因为知道了计数器计数一个数的时间，所以在第二次外部中断(上升沿触发)到之时，获取计数器的计数值，通过这个值就知道一个脉冲的时间周期。时间周期的倒数就是外部信号的频率。

外部中断和定时器测量频率

在配置定时器时最重要的就是配置定时器的预分频系数和重装载值。定时器的本质就是一个计数器，计数到我们设定的值后就会溢出，也就是重新从0开始开始计数。设置预分频系数就是设置计数器的频率，假设为71，F1的系统时钟为72M，经过72分频，给计数器的时钟频率就是1M,周期就是1/1M=1us。也是就1us计一个数。那么计几个数呢？这就要看重装载值ARR，这里我们设置为0XFFFF，也就是计数65536个数，就是计满整个寄存器的值。为什么要分频系数为72，重装载值为0XFFFF？这里给出详细的分析过程。
1 为什么要分频系数为72
F1的系统时钟为72M，F1的系统时钟为72M，如果不分频的话，提供给定时器的时钟就直接是72MHZ。72MHz是个什么概念？72MHz它对应的周期就是(1/72000000)秒，也就是计数器从0计数到最大值65535，只需要花费(65535/72000000)秒≈1ms。这句话的意思就是如果你不分频，计数器最大只能定时1ms。那么你的定时器每隔1ms就会溢出一次。如果经过72分频，给计数器的时钟频率就是1M,周期就是1/1M=1us，也是就1us计一个数。换句话就是可以采样的波形频率为1M，提高了采样频率。另一方面也是容易计算，计一个数1us，计count个数就是count个us，频率就是1000000/count(HZ)。
2 为什么要重装载值为0XFFFF
最大采样间隔是跟定时器的中断间隔相关的，定时器产生溢出中断后计数值CNT会自动清0，定时器的中断间隔由分频系数Prescaler和自动重装载寄存器Period决定，分频系数前面已经确定，那最大采样间隔只需要考虑自动重装载寄存器Period的设置，比如频分析系数71，自动重装寄存器值65535，则中断间隔=65536/72000000/72=65.536ms，即最大采样间隔65.536ms，如果65.536ms内没有检测到一个脉冲，则这么设定间隔是不合理的，必须想办法牺牲最小的采样时间1us(扩大分频系数)或者扩大自动重装寄存器值(16位<65535)来增加定时器中断间隔，也可以编写自己的应用函数来计算溢出的定时时间。
一般来说我们使用外部中断是不需要用到定时器的，看原子和野火的外部中断实验也没有用到外部中断。但是现在不是利用外部中断简单的处理一件事，而是利用外部中断测量频率，而测频率就涉及到时间，而只要涉及到时间，就需要用到定时器了。测量外部信号的频率，就是测量PWM波对吧！如果我们测量到一个周期的时间，那么不就知道了信号的频率了吗？

具体代码如下：

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void EXTI0_IRQHandler(void)
{
 if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!= RESET)
 {
  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除EXTI0线路挂起位 
  if(CaptureNumber == 0)//第1次上升沿触发
  {
   TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//使能定时器2
   TIM_SetCounter(TIM2,0); //清零计数器的值，因为一开始就开始计数了
   CaptureNumber++;
  }
  else if(CaptureNumber==1)//第2次上升沿触发
  {   
   TimeCntValue = TIM_GetCounter(TIM2);
   Capture = TimeCntValue;
   CaptureNumber = 0; 
   TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//使能定时器2    
  }
 } 
}
int main(void)
{ 
 float x;
 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
 delay_init();
 uart_init(115200);
 TIM2_Init();
 TIM1_PWM_Init(7199,0);  //不分频,输出PWM频率=72000K/(7199+1)=10Khz
 EXTIA0_Init();
 while(1)
 {
  printf("Fre=%.2f kHzrn",1000000/Capture);
  delay_ms(1000); 
 }
}

当然你可能觉得这只是测量信号的一个周期脉冲不够准确，那么也可以测量100次脉冲的时间再除以100，就是一个脉冲的时间，然后再取倒数就可以算出频率，这种方法也是可以的。具体代码如下：

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void EXTI0_IRQHandler(void)
{
 if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!= RESET)
 {
  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除EXTI0线路挂起位 
  if(CaptureNumber == 0)//第1次上升沿触发
  {
   TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//使能定时器2
   TIM_SetCounter(TIM2,0); //清零计数器的值，因为一开始就开始计数了
   CaptureNumber++;
  }
  else if(CaptureNumber>0&& CaptureNumber<100)
  { 
   TimeCntValue0 = TIM_GetCounter(TIM2);   
   CaptureNumber++;
   
  }
  else if(CaptureNumber==100)//第100次上升沿触发
  {   
   TimeCntValue = TIM_GetCounter(TIM2);
   Capture = TimeCntValue/100;
   CaptureNumber = 0; 
   TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//使能定时器2    
  }
 } 
}

int main(void)
{ 
 float x;
 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
 delay_init(); 
 uart_init(115200);   
 TIM2_Init();
 TIM1_PWM_Init(7199,0);  //不分频,输出PWM频率=72000K/(7199+1)=10Khz
 EXTIA0_Init();
 while(1)
 {
  printf("Fre=%.2f kHzrn",1000000/Capture);
  delay_ms(1000); 
 }
}