引言

前段時(shí)間測(cè)試 fft 計(jì)算頻率的準(zhǔn)確性時(shí)，發(fā)現(xiàn)用定時(shí)器觸發(fā) ADC 采樣所設(shè)置的采樣率在某些頻率上十分的不準(zhǔn)確，并且會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的頻譜泄露問題（具體可以看上一篇文章：頻譜泄露原因）。
下面是我封裝的一個(gè)設(shè)置定時(shí)器頻率的函數(shù)：

#include "set_samplingrate.h"

/**
 * @brief 根據(jù)輸入?yún)?shù)設(shè)置定時(shí)器以調(diào)整采樣率
 * 
 * 此函數(shù)依據(jù)給定的定時(shí)器時(shí)鐘頻率和期望的采樣率，計(jì)算并設(shè)置定時(shí)器的自動(dòng)重載寄存器值，
 * 從而間接控制采樣達(dá)到期望采樣率。
 * 
 * @param timerHandle 定時(shí)器句柄。
 * @param Timer_ClockFreq 定時(shí)器的時(shí)鐘頻率。
 * @param SamplingRate 期望的采樣率。
 * @return 返回期望設(shè)置的采樣率。
 * 
 * @note 函數(shù)依賴定時(shí)器句柄已正確初始化，且相關(guān)硬件寄存器和庫函數(shù)正常工作。
 */
float32_t Set_SamplingRate(TIM_HandleTypeDef* htim, float32_t Timer_ClockFreq, float32_t SamplingRate) 
{
    // 聲明變量用于存儲(chǔ)定時(shí)器經(jīng)過預(yù)分頻后的頻率
    float32_t Timer_After_PSC_Freq;
    Timer_After_PSC_Freq = Timer_ClockFreq / (float32_t)(htim->Init.Prescaler + 1);
    // 計(jì)算并設(shè)置定時(shí)器的自動(dòng)重載寄存器值，來調(diào)整ARR以達(dá)到期望采樣率
    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(htim, (Timer_After_PSC_Freq / SamplingRate) - 1);

    return SamplingRate;
}

#ifndef __SET_SAMPLINGRATE_H
#define __SET_SAMPLINGRATE_H

#include "main.h"

extern float32_t Set_SamplingRate(TIM_HandleTypeDef* htim, float32_t Timer_ClockFreq, float32_t SamplingRate);

#endif

定時(shí)器觸發(fā)誤差來源

例如，博主使用的 H743 的 TIM3 的頻率為200MHz，經(jīng)過2分頻后得到100MHz，在通過以上函數(shù)設(shè)置640kHz采樣率，那么 CNT 的值就需要是156.25，但 CNT 的值只能是整形的156，那么最終得出的采樣率值為$ \frac{100MHz}{156}=641025.64Hz $，這個(gè)看似微小的差異，其實(shí)可以造成極大的誤差，此時(shí)就可以很清晰的看到頻譜泄露帶來的誤差影響，甚至加窗后也解決不了：

EXTI11外部觸發(fā)ADC采樣

CubeMX配置

ADC1、2、3都是如此配置，假如你是H7系列的話，還需要注意時(shí)鐘分頻的問題，具體看這篇文章：H7時(shí)鐘頻率設(shè)置ADC

EXTI11測(cè)試結(jié)果

測(cè)試方式：使用信號(hào)發(fā)生器發(fā)生方波/脈沖給到 EXTI11 引腳，設(shè)置的方波/脈沖的頻率就是采樣率

1.使用640ksps采樣率采樣1024個(gè)點(diǎn)，采樣5k倍數(shù)的正弦波/方波/三角波...加窗后并進(jìn)行1024個(gè)點(diǎn)的 fft 運(yùn)算。

• 采樣5kHz正弦波：
  

• 采樣100kHz方波：
  

2.使用32768sps采樣率采樣32768個(gè)點(diǎn)，采樣任意頻率的正弦波/方波/三角波...加窗后并進(jìn)行32768個(gè)點(diǎn)的 fft 運(yùn)算

• 采樣4137Hz方波：
  

• 采樣10109Hz正弦波：
  

可以看到，使用外部 EXTI 觸發(fā)設(shè)置的采樣率，計(jì)算的頻率非常的準(zhǔn)確，加窗后更是無敵，十分推薦使用。

隱藏問題

使用定時(shí)器可以同步觸發(fā)三個(gè) ADC 同時(shí)采樣，在使用三個(gè) ADC 同時(shí)采樣一個(gè)信號(hào)的時(shí)候，算得的相位差的誤差是相當(dāng)?shù)男。`差只有0.1%；但是使用 EXTI 觸發(fā)采樣時(shí)，三個(gè)ADC并不是同時(shí)觸發(fā)的，使得就算采樣同一個(gè)信號(hào)，算得的相位差誤差也會(huì)較大，就是由于這個(gè)特性引起的，目前還沒辦法解決。也是各有所長(zhǎng)，按需使用吧。

博客導(dǎo)航

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