如何对基于STM32单片机的频率计进行Proteus仿真呢

　　前言
　　本教程是基于STM32的嵌入式仿真大作业。
　　使用 Proteus 仿真32单片机，实现了可以测量正弦波、方波、正弦波和锯齿波等波形频率的 频率计，测量误差在1%以内
　　一、电路图设计
　　前端处理电路由LM324运算放大器组成迟滞比较器和电压跟随器，迟滞特性一定程度上解决了噪声扰动的问题，且可将任意固定频率的信号转化为脉冲，便于单片机的后续处理，而电压跟随器可增强其带载能力。
　　
　　单片机最小系统如下图所示，也可删除右侧电路，在Proteus中不受影响
　　
　　二、代码设计
　　新建一个f103R6Tx的工程，先开启外部高速晶振
　　
　　在Clock Configuration中将SYSCLK时钟配置最低，为16MHz，APB2总线频率配置最低，为1MHz，后面解释为何这样配置。
　　
　　将PA6引脚配置为外部中断引脚，使能串口1，并更改波特率为9600。打开左边的TIM2定时器，选择Clock Source的时钟源为Internal Clock，并且配置分频系数为0，即1分频，自动装载值为999，此时定时器每1ms进入一次外部中断。
　　
　　打开左边的NVIC，使能定时器中断和外部中断，并配置抢占优先级分别为1和2
　　
　　选择添加工程路径，并将工具链设置为MDK-ARM
　　
　　勾上.c/.h文件
　　
　　打开生成的MDK工程，在主函数中添加如下代码
　　HAL_TIM_Base_Start_IT（&htim2）;//开启定时器2中断
　　while（1）
　　{
　　HAL_Delay（500）;
　　printf（“频率：%dHzrn”，freq）;
　　}
　　
　　在tim.c文件里面添加如下代码：
　　/* USER CODE BEGIN 1 */
　　uint16_t exitTimes = 0;
　　//每1ms进入一次定时器中断
　　void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback（TIM_HandleTypeDef *htim）
　　{
　　if （htim == （&htim2））
　　{
　　exitTimes++;
　　if（exitTimes 》 500）
　　{
　　freq = pluseCount * 2;
　　pluseCount = 0;
　　exitTimes = 0;
　　}
　　}
　　}
　　/* USER CODE END 1 */
　　在gpio.c中添加如下代码
　　/* USER CODE BEGIN 2 */
　　void HAL_GPIO_EXTI_Callback（uint16_t GPIO_Pin）
　　{
　　if（GPIO_PIN_6）
　　{
　　pluseCount++;//每检测到一个脉冲的下降沿就进入一次外部中断，即pluseCount变量加1
　　}
　　}
　　/* USER CODE END 2 */
　　编译通过，打开Proteus工程，双击单片机，弹出下载对话框，两个最重要的参数如图所示。
　　第一个参数是编译通过的hex文件的路径，若无法找到hex文件，可自行百度 Keil如何生成hex文件
　　第二个参数关乎整个系统功能的实现，极其重要！！！
　　该参数是stm32的SYSCLK的系统时钟，并非晶振频率！！！若与keil配置的系统时钟不符，则无法实现代码功能。在此设置为16MHz。
　　下载运行即可
　　
　　三、测试结果
　　正弦波测试结果如下，此时你会发现，仿真速度很慢，甚至到最后无法实现后续功能，串口没有输出频率。
　　
　　proteus仿真有如下规律：
　　函数信号发生器设置的输出频率越大，仿真速度越慢
　　单片机定时器时钟频率越大，仿真速度越慢，故而我在配置时钟时将systick时钟和定时器时钟都设置为最小值。否则奇慢无比，具体仿真时长可以查看仿真界面下方的ANIMATING提示
　　单片机的Crystal Frequency参数需要与keil配置的SYSCLK时钟一致，否则串口打印出乱码，甚至无法仿真
　　串口无法连续打印数据，代码如下：
　　while（1）
　　{
　　HAL_Delay（500）;
　　printf（“频率：%dHzrn”，freq）;
　　printf（“周期：%fHzrn”，1.0/freq）;
　　}
　　此代码打印一次频率后便不再打印输出，此代码仿真存在问题。
　　可能遇到的问题：
　　串口持续打印0Hz的情况：可能是信号源设置信号的Vpp或者运放输出的电压较小，无法达到数字电路高电平的标准
　　没有任何输出的情况：可能是原始信号频率过高（远超过1kHz），导致Proteus仿真极慢，最终计算量过大，无法输出
　　四、总结
　　由于大作业必须使用仿真的缘故，故而第一次使用Proteus仿真STM32功能。特别是在使用定时器功能时，Proteus仿真显得极其鸡肋。
　　我曾使用输入捕获功能计算脉冲个数，在检测脉冲时需要不断更新捕获极性，记录捕获比较寄存器的CCR值，并加上中断溢出的计数值可得到定时器总的计数值。
　　经过一天的debug测试发现，在引脚检测脉冲上升沿或者下降沿的时候，程序始终无法进入中断回调函数。实物测试可行但proteus仿真无法实现功能，若有大佬实现了输入捕获的仿真功能，欢迎私信交流。基于输入捕获功能的频率计仿真下载链接如下：基于输入捕获的stm32频率计的Proteus仿真
　　本例程采取了外部中断计算脉冲数目的方法，最终可实现频率计的所有功能，迫于Proteus仿真速度和计算力，测试频率最大可达1kHz左右。
　　测频有多种方法，包括外部中断、PWM输入模式、输入捕获、使用外部时钟计数器、ADC采样测量等方法，每种方法各有优缺点，具体可参考这篇文章：使用 STM32 测量频率和占空比的几种方法。这也是为何15年电赛会将数字频率计作为出题点