蓝桥杯嵌入式测量频率

### 蓝桥杯嵌入式竞赛中的频率测量方法 在蓝桥杯嵌入式开发大赛中，频率测量是一个常见且重要的任务。为了成功完成此类题目，参赛者需具备一定的技术基础并采用有效的策略。 #### 技术基础与准备 熟悉比赛所用硬件平台对于实现精确的频率测量至关重要[^1]。通常情况下，微控制器单元(MCU)内部集成定时器/计数器模块可以用于捕获外部信号周期从而计算其频率。因此，在赛前应充分了解MCU的数据手册及相关应用笔记，确保能够熟练配置这些外设资源。 #### 实现频率测量的具体方法 一种常用的频率测量方式是利用捕捉比较单元(Capture Compare Unit)，它能记录输入脉冲边沿的时间戳信息。通过两次相邻上升沿之间的时间差即可得到被测信号的一个完整周期T，则该信号的频率f=1/T。以下是基于STM32系列单片机实现这一功能的部分C语言代码示例： ```c // 初始化TIM2为输入捕获模式 void TIM2_InputCapture_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); // PA0作为CH1通道输入 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP ; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_TIM2); TIM_DeInit(TIM2); TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_InternalClockConfig(TIM2); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0F; TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStruct); TIM_SelectInputTrigger(TIM2,TIM_TS_TI1FP1); TIM_SelectSlaveMode(TIM2,TIM_SlaveMode_Reset); TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2,TIM_MasterSlaveMode_Enable); } uint32_t GetFrequency(void){ static uint32_t IC_Val1_old = 0; static uint32_t IC_Val2_new = 0; uint32_t Frequency = 0; int32_t Diff_Val = 0; /* 获取当前时刻 */ IC_Val2_new = TIM_GetCapture1(TIM2); while (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_CC1IF ) == RESET){};//等待下一个上升沿到来 TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_CC1IF ); /* 计算两个事件之间的差异 */ Diff_Val = (int32_t)(IC_Val2_new - IC_Val1_old); if(Diff_Val<0)//溢出处理 Diff_Val += 0XFFFF+1; /* 更新旧值 */ IC_Val1_old = IC_Val2_new ; /* 根据时钟源和预分频系数计算实际频率 */ Frequency=(SystemCoreClock/(Diff_Val*(TIM_PRESCALER+1))); return Frequency; } ``` 此段程序展示了如何初始化定时器以进入输入捕获模式，并定义了一个`GetFrequency()`函数用来获取输入信号的实际频率值。需要注意的是，这里假设系统核心时钟(SystemCoreClock)已知，并且可以根据具体应用场景调整定时器的预分频参数(TIM_PRESCALER)来适应不同的测量范围。 #### 练习与测试 除了理论学习和技术实践之外，还应当多做类似的练习题并参与模拟竞赛环境下的实操训练。这有助于提高解决问题的速度和准确性，同时也可检验自己对知识点的理解程度以及应对突发状况的能力。