stm32f4单片机计算thd

首先，THD是“总谐波失真”（Total Harmonic Distortion）的缩写。计算THD对于STM32F4单片机来说，需要进行以下几个步骤：

1. 采集信号：通过STM32F4单片机的模数转换器（ADC）模块，将要测量的信号输入单片机。可以使用单片机的某个GPIO引脚接收外部信号，通过配置ADC工作模式和通道选择，将信号转换为数字形式，以便进行后续处理。

2. 信号处理：通过信号处理算法对采集到的信号进行预处理，包括滤波和采样率转换等。可以使用数字滤波器来消除噪音和杂散干扰，并通过差分运算放大器（PGA）来调整信号的幅度。

3. 谐波分析：利用FFT（快速傅里叶变换）算法对预处理后的信号进行频谱分析，计算出信号中的基波和各阶谐波的幅度。通过FFT可以将信号从时域转换到频域，得到频谱图，并可以从中提取出谐波分量。

4. THD计算：THD指标是衡量信号失真程度的重要参数。它表示所有谐波分量相对于基波分量的总和的百分比。在得到各阶谐波的幅度后，可以计算出THD值。THD计算公式为：THD = (sqrt(H2² + H3² + H4² + ... + Hn²) / H1) × 100%。其中，H1表示基波幅度，H2、H3、H4等表示各阶谐波幅度。

5. 结果输出：最后，将计算得到的THD值输出到显示屏、串口或其他外部设备上，以便用户查看和分析。

总之，通过适当的信号采集、预处理和谐波分析算法，结合STM32F4单片机的强大计算和通信能力，可以准确地计算出信号的THD值，以评估信号的失真程度。

相关问题

STM32F1 thd计算程序

以下是一个简单的STM32F1 THD计算程序：

#include "stm32f10x.h"

#define SAMPLES 256
#define PI 3.14159265359

uint16_t adc_buffer[SAMPLES];
float thd;

void GPIO_Configuration(void);
void ADC_Configuration(void);
void TIM_Configuration(void);

int main(void) {

  GPIO_Configuration();
  ADC_Configuration();
  TIM_Configuration();

  while (1) {

  }
}

void GPIO_Configuration(void) {

  // Configure PC0 as analog input
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}

void ADC_Configuration(void) {

  // Configure ADC1
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

  // Configure ADC1 channel 10 (PC0)
  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);

  // Enable ADC1
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

  // Start ADC1
  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

}

void TIM_Configuration(void) {

  // Configure TIM2 for 1ms timer interrupt
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 7199;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 999;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

  // Enable TIM2 interrupt
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

}

void TIM2_IRQHandler(void) {

  if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {

    // Read ADC buffer
    for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
      adc_buffer[i] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
    }

    // Calculate THD
    float sum = 0;
    float fundamental = 0;
    for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
      float value = (float)adc_buffer[i] / 4096.0 * 3.3;
      sum += value * value;
      if (i == 0) {
        fundamental = value;
      }
    }
    sum -= fundamental * fundamental;
    thd = sqrtf(sum) / fundamental;

    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
  }

}

该程序配置了STM32F1的ADC和定时器，通过读取ADC缓冲区中的采样数据来计算THD。计算THD的过程是使用RMS计算基波和总谐波的平方和，然后除以基波的幅度，最后开平方根。在本例中，使用的是256个采样点，采样时间为55个时钟周期，采样频率为1.1kHz。

写一个STM32 C语言通过ADC采样计算THD的重新

下面是一个使用 STM32 的 C 语言编写的通过 ADC 采样计算 THD 的示例代码：

#include "stm32f4xx.h"
#include "arm_math.h"

#define ADC1_DR_ADDRESS ((uint32_t)0x4001204C)

void ADC1_Init(void);
void TIM2_Init(void);
void GPIO_Init(void);
void NVIC_Configuration(void);
void Delay(__IO uint32_t nCount);
void CalculateTHD(void);

__IO uint16_t ADC1ConvertedValue[1024];
uint32_t SampleCount = 1024;
uint32_t THD = 0;
float32_t harmonic[51];
float32_t signal[1024];

int main(void)
{
  ADC1_Init();
  TIM2_Init();
  GPIO_Init();
  NVIC_Configuration();

  while (1)
  {
    CalculateTHD();
  }
}

void ADC1_Init(void)
{
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);

  ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC1, ENABLE);

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

  DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)ADC1_DR_ADDRESS;
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&ADC1ConvertedValue;
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SampleCount;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
  DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStructure);

  DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);

  ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC1, ENABLE);

  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
  ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

  ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
}

void TIM2_Init(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 83;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

void GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
}

void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream0_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void DMA2_Stream0_IRQHandler(void)
{
  GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_14);

  DMA_ClearITPendingBit(DMA2_Stream0, DMA_IT_TC);
}

void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  while (nCount--)
  {
  }
}

void CalculateTHD(void)
{
  uint32_t i, j;
  float32_t maxValue = 0.0;
  float32_t squaredSum = 0.0;
  float32_t rmsValue = 0.0;

  for (i = 0; i < SampleCount; i++)
  {
    signal[i] = (float32_t)ADC1ConvertedValue[i] / 4095.0 * 3.3;
  }

  arm_rms_f32(signal, SampleCount, &rmsValue);

  for (j = 1; j <= 50; j++)
  {
    maxValue = 0.0;
    for (i = 0; i < SampleCount; i++)
    {
      harmonic[j] = harmonic[j] + signal[i] * arm_sin_f32(2.0 * PI * j * i / SampleCount);
    }
    harmonic[j] = harmonic[j] * 2.0 / SampleCount;
    for (i = 0; i < SampleCount; i++)
    {
      squaredSum = squaredSum + arm_power_f32((signal[i] - harmonic[j] * arm_sin_f32(2.0 * PI * j * i / SampleCount)), 2.0);
    }
    THD = THD + (uint32_t)(100 * (arm_sqrt_f32(squaredSum / SampleCount) / rmsValue));
  }
  THD = THD / 50;

  Delay(100);
}

该示例代码使用了 STM32 的 ADC 和 DMA 功能，采样 1024 个数据点，并通过计算得到了 THD 的值。该函数的实现过程如下：

1. 初始化 ADC 和 DMA，使其能够采样并存储数据。
2. 循环采样数据，计算其 RMS 值和谐波分量。
3. 计算 THD 值。

在计算 THD 值时，我们首先计算了每个谐波分量的值，然后计算了每个数据点与谐波分量之间的差值的平方和。最后，我们计算了 RMS 值并将其用作基准来计算 THD 值。

请注意，该示例代码仅供参考，并且可能需要根据你的具体应用场景进行修改。