吕新 张博 刘志坚 王瑞 阚京波

（中车大连机车研究所有限公司 辽宁省大连市 116000）

STM32F4 系列是意法公司基于arm 内核的中端产品，拥有数量较多的通用定时器[1]，及DMA 通道。针对捕获频率方法，通用定时器拥有丰富的配置方案。

工控系统中，频率采集是一项基本功能。频率输入量一般为PWM 波或者正弦波样式，通过硬件光耦转换为高低电平。软件计算频率方法根据ST 系统配置模式的不同，会稍有区别。但为了精度要求，都要满足奈奎斯特采样定律，在大于10 倍采样频率才会有较高的精度[2]。对于一般捕获模式及计频方法，通过电平变化时间差，计算频率；对与PWM 输入捕获模式，只需要设置定时器采样频率，计数上升沿或者下降沿数量，可计算出频率，通过DMA模式，不中断实时系统的任务，很大程度减轻系统的工作量。

1 控制方案

1.1 捕获采样

配置定时器模式为捕获模式，捕获上升、下降沿时间，若捕获周期过低，则会存在N 次溢出，就需要对可能溢出次数预估，做出判断。如图1所示，若定时器周期为T，t1 时刻计数值CNT1，t2 时刻捕获值为CNT2，两次捕获值相减，需要注意，加上溢出次数，否则会丢失频率。若预分频设为0，自动重装值设为T，计算公式为CNT1＞CNT2 时，(CNT1-CNT2) * N*T，若CNT1＜CNT2 时，计算公式为N*T-CNT2 +CNT1。

图1：捕获采样原理

捕获采样面临的问题是，定时器的周期设置不能过小，否则采样精度会下降。此时中断会对系统任务有很大影响，尤其当多通道采集频率时，实时任务响应不及时的现象时有发生，CPU 占用率高。

1.2 计频方式

计频模式是利用STM32 自带的ETR 引脚计算脉冲数，捕获步骤如图2所示，设置为向上计数器，分频一般设置为0 即可，滤波器在这里设置为5 次滤波，设置为外部计数模式2。……