stm32f4测量方波相位差

Question

你会写用STM32F407ZGT6测量两个同频信号相位差的代码吗

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在STM32F407ZGT6上测量两个同频信号的相位差，可以使用定时器输入捕获功能（Timer Input Capture）。这里是一个基本的步骤和C语言代码示例，用于实现这个功能。

首先，你需要配置定时器，设置为输入捕获模式，并连接到相应的外部信号。在这个例子中，我们假设信号A连接到PA0引脚，信号B连接到PA1引脚。

硬件配置：

1. 将PA0和PA1配置为输入。
2. 配置TIM2作为输入捕获定时器，因为TIM2有四个通道，我们可以分别连接两个信号。
3. 设置定时器时钟源为APB1，频率通常为84MHz（根据系统时钟）。

软件配置：

1. 初始化GPIO，将PA0和PA1设为输入浮空。
2. 初始化TIM2，选择适当的预分频值，确保捕捉分辨率满足需求。
3. 使能定时器和输入捕获中断。
4. 在中断服务程序(ISR)中，计算两个信号的相位差。

下面是一个简化的代码示例，仅供参考，实际应用可能需要根据具体项目进行调整：

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_tim.h"

// 定义定时器中断处理函数
void TIM2_IRQHandler(void);
static uint16_t captureValueA = 0;
static uint16_t captureValueB = 0;

int main(void)
{
    // 系统时钟初始化，这里省略了具体的配置
    SystemClock_Config();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    TIM_HandleTypeDef htim2;
    TIM_CaptureCompareInitTypeDef sConfigCapture;
    
    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 8399; // 根据实际系统时钟调整，例如84MHz时，Prescaler=8399得到约1kHz的触发频率
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 0xFFFF; // 最大计数值，允许的最大周期为65535个时间单位
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = ENABLE;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim2);

    sConfigCapture.Channel = TIM_CHANNEL_1;
    sConfigCapture.CaptureMode = TIM_CAPTUREMODE下降沿；
    sConfigCapture.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    sConfigCapture.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    sConfigCapture.InputTrigger = TIM_TRGIOS_Rising;
    HAL_TIM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigCapture);

    sConfigCapture.Channel = TIM_CHANNEL_2;
    sConfigCapture.CaptureMode = TIM_CAPTUREMODE下降沿；
    sConfigCapture.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    sConfigCapture.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    sConfigCapture.InputTrigger = TIM_TRGIOS_Rising;
    HAL_TIM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigCapture);

    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 启动定时器并开启中断

    while (1)
    {
        // 这里可以执行其他任务，但主要工作由中断完成
    }
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);

    if (HAL_TIM_GetITStatus(&htim2, TIM_IT_CC1) == SET)
    {
        captureValueA = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2, TIM_Channel_1);
        HAL_TIM_ClearITPendingBit(&htim2, TIM_IT_CC1);
    }

    if (HAL_TIM_GetITStatus(&htim2, TIM_IT_CC2) == SET)
    {
        captureValueB = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2, TIM_Channel_2);
        HAL_TIM_ClearITPendingBit(&htim2, TIM_IT_CC2);
    }

    // 计算相位差，这里使用简单的角度表示，范围0-360度
    float phaseDifference_degrees = (captureValueA - captureValueB) * 360 / (float)htim2.Init.Period;

    // 在此处处理相位差数据，例如打印、存储或发送给其他模块
    // 注意：由于浮点运算可能会减慢性能，生产环境中可能需要优化
}

这个代码示例展示了如何使用STM32F407ZGT6测量两个信号的相位差。注意，为了准确测量，你需要确保两个信号的频率与定时器的触发频率匹配，且信号的上升沿要清晰可辨。同时，浮点运算可能会影响实时性，因此在对性能要求较高的应用中，建议使用整数运算或固定点数学库进行计算。

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