[嵌入式]基于STM32F407的频率计（15Mhz简易版，理论可达百兆）

频率计；外部时钟；STM32F407

实践电子技术老师要求使用单片机实现测量“高频”正弦波频率（3Mhz-6Mhz）的功能，正好手头有一块STM32F407ZGT6，所以就拿来用咯。查阅资料后，不打算采用外部中断计数和输入捕获，而使用定时器外部时钟触发计数的方式，所以先用信号发生器的方波测试一下效果。

通用定时器

查看本开发板原理图打算采用PE0，TIM4_ETR端口，使用TIM3定时（没记错的话好像是中景园家的板子）

注：TIM4计数值16位，即最大值65535, 没有使用TIM2、5ETR通道，否则32位计数值频率范围可更大

实现原理

使用TIM3定时（84Mhz分频），在此周期内对TIM4_ETR的上升沿进行计数，得到计数值COUNT即可计算得外部时钟的频率。

例如：TIM3 分频系数840，自动重装值500，分频后的时钟频率为200Hz,如果在这一个周期内COUNT = 20000，那么ETR频率即为200*2000 = 4000000Hz(4Mhz)，故调整频率测量范围只需要调整TIM3分频系数和重装值，即可实现对大频率的测量。也可根据不同的范围写成不同量程，来进行自动测试选择挡位。

测试结果

核心代码

下面展示核心代码。

uint32_t cnt = 0;  // 计数值，库函数为unit32_t 
u8 i = 0;  // 200次显示一次， 1s一次
extern u16 frequency;  // 频率
extern u8 flag;  // 输出频率标志位
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);  // 使能TIM3时钟
	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;   // 自动重装载值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;  // 定时器分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);  // 初始化TIM3
	
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update, ENABLE);  // 允许定时器3更新中断
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  // 使能定时器3
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  // 定时器3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;  // 抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03;  // 子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
}

void TIM4_Int_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);  // 使能TIM4时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);  // 使能GPIOEE

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // PE0
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;  // 浮空输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  // 上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);

	GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_TIM4);  // 复用TIM4

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;  // 重装值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;   // 分频系数0
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

	TIM_ETRClockMode2Config(TIM4, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0);  //外部时钟源模式2
	TIM_SetCounter(TIM4, 0);
	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}


//定时器3中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) == SET) //溢出中断
	{
		cnt = TIM_GetCounter(TIM4);  // 获取计数器的值
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  // 清中断
		TIM_SetCounter(TIM4,0);  // 计数器清零
		if(i<200) i++;
		else 
		{
			frequency = cnt;
			flag = 1;
			i = 0;
		}
		cnt = 0;
	}
}

本程序因为不在乎精度，故1s只取一次频率（tim3分频系数83，4999）如果想提高精度可根据频率（的计数值）上限，累加求平均值，但是请注意累加值的定义和范围，不要越界。