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2019年08月20日 | Stm32F4x采用外部触发法测矩形波频率和占空比
2019-08-20 来源：eefocus
一、 方案总体介绍
本方案未采用外部中断测频和定时器输入捕获测占空比，原因是在测高频时，中断频率过高，CPU频繁响应中断，导致测量精度严重下降。故采用以下方案：
频率测量方案：用定时器TIM3定时1秒，定时器TIM2设置为外部时钟输入（将要测量的矩形波作为时钟输入）。1秒后，取出TIM2计数器的值，即是所要测量的矩形波的频率。由于存在系统误差，进行多次测量，用Matlab拟合曲线，进行线性补偿。
占空比测量方案：为节省外设资源，对定时器TIM2进行分时复用，即在测频完成后，更改定时器设置，再进行测量占空比。用定时器TIM3定时1秒，定时器TIM2设置从模式、门控模式（高电平定时器时钟使能），触发源为外部触发。1秒后，取出TIM2计数器的值，进行时间计算，得出1秒内高电平的时间，进而计算出占空比。之后同样进行线性补偿。
二、 方案具体实施
主函数编写。
在timer.h进行函数声明。
TIM3初始化，开启中断。
TIM3的中断子函数编写。
TIM2初始化函数编写，将I/O设置为复用功能。
TIM2模式选择函数编写，进行模式切换时注意将外设TIM2重设为省缺值，否则定时器会自动重装之前的ARR和PSC值，将无法进行模式切换。
三、 Matlab线性拟合曲线
1、 频率误差曲线拟合
收集测量值。
第一行为函数信号发生器显示频率，第二行为实际测量值，第三行为误差值。
将数据导入Matlab进行数值分析，拟合曲线。
以实际测量值为X，频率误差值为Y，采用多项式拟合，得到X-Y关系式。
占空比误差曲线拟合
收集测量值。
第一行为函数信号发生器显示频率，第二行为定时器计数值，第三行为函数信号发生器显示占空比折算时间值，第四行为误差。
将数据导入Matlab进行数值分析，拟合曲线。
由于发现占空比测量误差主要与输入频率有关，所以只进行频率和误差二维关系曲线的拟合，不再进行频率、占空比和误差三维曲线的拟合。图中实际测量的频率值为X（已经过频率线性补偿的值），占空比测量误差为Y，采用多项式拟合，得到X-Y关系式。
四、 运行结果展示
实测频率误差为0.0006%，占空比误差0.064%。（若进行更好的曲线拟合，测量误差更小）；低频时不再进行展示，频率和占空比测量误差更小。在误差允许范围内，可测量40M的矩形波的频率和占空比。
史海拾趣
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