基于DSP的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)部分主要包括以下四部分：

　　·初始化：對(duì)變量參數(shù)、系統(tǒng)時(shí)鐘、PIE、EV、Flash、GPIO等進(jìn)行配置。
　　·中斷模塊：SCI中斷和定時(shí)器T2、T3上溢中斷。
　　·數(shù)據(jù)處理模塊：分段+取算術(shù)平均值。
　　·輸出操作模塊：數(shù)據(jù)經(jīng)RS-232傳給上位機(jī)。

　　圖5為測頻率、周期軟件流程圖，圖6為定時(shí)器2的溢出中斷流程圖。

圖5 測頻率、周期流程圖

圖6 定時(shí)器T2溢出中斷流程圖

　　在該部分初始化時(shí)，要進(jìn)行以下配置：通用定時(shí)器T1時(shí)鐘輸入為外部定時(shí)器時(shí)鐘，通用定時(shí)器T2時(shí)鐘輸入為內(nèi)部時(shí)鐘輸入，用來對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)脈沖由外部30MHz的有源晶振提供；捕獲單元1設(shè)置為上升沿捕獲，用來捕獲T1PWM引腳輸出PWM波的上升沿，在每次比較匹配時(shí)讀取定時(shí)器T2的計(jì)數(shù)值T2CNT，該值保存在CAP1FIFO內(nèi)。初始化時(shí)要將捕獲單元1的狀態(tài)寄存器中的FIFO堆棧狀態(tài)設(shè)置成空堆棧；將定時(shí)器T1的定時(shí)周期設(shè)置為4個(gè)被測信號(hào)的周期長度，通過測得的定時(shí)器T1的一個(gè)定時(shí)周期內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖的個(gè)數(shù)，計(jì)算出被測信號(hào)頻率，然后對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行分段，分別為低頻段(小于46.875Hz)，中頻段(大于46.875Hz，小于2343.75KHz)，以及高頻段(大于2343.75 KHz)，其中分段的依據(jù)是定時(shí)器的計(jì)數(shù)飽和值為65536和計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)應(yīng)大于等于1。若信號(hào)頻率為中高頻段則重新配置定時(shí)器T1，定時(shí)器T2的寄存器，來改變定時(shí)周期以及每個(gè)門閘時(shí)間內(nèi)的高頻填充脈沖的個(gè)數(shù)。在定時(shí)器T1的下一個(gè)定時(shí)周期內(nèi)計(jì)算出頻率和周期。另外，定時(shí)器T2的溢出次數(shù)要在第一次發(fā)生比較匹配時(shí)清零，而是否是第一次發(fā)生比較匹配則通過設(shè)置一個(gè)標(biāo)志來判斷。當(dāng)溢出次數(shù)清零后才開始記溢出次數(shù)，直到第二次發(fā)生比較匹配。

　　下一步改進(jìn)意見

　　該方法的測量誤差主要來自硬件部分，整形電路的優(yōu)劣直接關(guān)系到測量精度的高低。所以我們下一步的工作就是改進(jìn)整形電路的整形效果和抗干擾性能，盡最大可能減小信號(hào)整形帶來的誤差。

　　由于DSP定時(shí)器在計(jì)數(shù)時(shí)存在計(jì)數(shù)飽和的情況，因此在實(shí)現(xiàn)該等精度測量時(shí)存在上限，即當(dāng)被測信號(hào)頻率高于高頻填充脈沖的頻率時(shí)，該方法就不能實(shí)現(xiàn)等精度了。可以在該方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行以下處理：選擇定時(shí)器T1定時(shí)周期內(nèi)被測信號(hào)的個(gè)數(shù)固定，可設(shè)置T1PR為65529，同時(shí)將定時(shí)器T2的時(shí)鐘修改為75MHz，這樣就能保證每個(gè)門閘時(shí)間內(nèi)高頻填充脈沖的個(gè)數(shù)，從而在對(duì)高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻率和周期測量時(shí)保證了精度。

　　但選擇定時(shí)器T1時(shí)鐘輸入為外部時(shí)鐘時(shí)對(duì)被測信號(hào)的輸入范圍存在限制，如果要進(jìn)一步提高測量的信號(hào)的范圍，使得范圍達(dá)到上百兆或上G赫茲，可以考慮相位測量的方法，將被測信號(hào)設(shè)為360度，根據(jù)被測信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)之間的X度相位差，計(jì)算被測信號(hào)頻率。