基于锁相环的角度观测器C语言实现

基于锁相环(Locked-Loop, LL)的角度观测器通常用于精确测量信号频率和相位。在C语言中实现这样的系统涉及到数字信号处理、定时器操作和数学计算。以下是简化的步骤概述：

1. **数据结构**:
- 创建数据结构来存储频率计数器值、参考信号状态和误差信息。

2. **初始化**:
- 初始化锁相环的中心频率和滤波器参数。
- 设置外部参考信号源，如晶体振荡器。

3. **捕获周期**:
- 使用定时器检测参考信号的上升沿，这将触发频率计数器加一。

4. **频率解算**:
- 计数器累积的是输入信号的整数倍频，需要通过某种算法转换成实际频率。

5. **误差校正**:
- 比较当前频率估计与理想频率，使用积分运算或PID控制器调整频率计数器，以减小误差。

6. **相位测量**:
- 如果需要相位信息，可以结合频率测量和时间差来计算。

7. **循环处理**:
- 在主循环中不断读取输入信号，更新频率和相位，并可能包含反馈控制环节。

下面是一个简单的伪代码示例：

typedef struct {
    uint32_t frequency_counter;
    double reference_freq;
    double error_integral;
} PLL_Observer;

void pll_observer_init(PLL_Observer* obs, double ref_freq) {
    obs->reference_freq = ref_freq;
    obs->error_integral = 0;
}

void capture_event(uint32_t* counter, PLL_Observer* obs) {
    *counter++;
    update_phase(obs);
}

double measure_frequency(PLL_Observer* obs) {
    return obs->frequency_counter / obs->reference_freq;
}

void update_phase(PLL_Observer* obs) {
    // 根据频率测量和时间差更新相位
    double phase_error = ...;
    obs->error_integral += phase_error;
    // 调整计数器（这里省略了PID或其他调节机制）
}

// 主循环
while (true) {
    read_input_signal();
    capture_event(&obs.frequency_counter, &obs);
    double current_freq = measure_frequency(&obs);
    adjust_pll(&obs, current_freq); // PID or similar control
}

请注意，这只是一个简化版本，实际实现会更复杂，包括同步信号处理、噪声抑制等。同时，硬件相关的中断管理、时钟配置以及异常处理也是重要部分。