如何在Raspberry Pi Pico中用utime.ticks_us精准测量方波周期

你的代码采用软件轮询方式检测方波边沿，误差主要来自CPU轮询的延迟和函数调用的开销——每次检查Pin.value()和调用utime.ticks_us()都会消耗微秒级的CPU周期，导致边沿检测和时间记录的时刻不准，最终产生数微秒偏差。以下是几种精准度从高到低的优化方案：

方案一：硬件定时器输入捕获（最高精度） #

利用Pico的硬件定时器输入捕获功能，完全由硬件记录边沿时间，无需CPU干预，精度可达定时器时钟级（默认1MHz下为1μs），几乎无误差。

import utime
from machine import Pin, Timer

period = 0
last_capture = 0

def capture_handler(timer):
    global period, last_capture
    current = timer.channel(0, Timer.CAPTURE).value()
    if last_capture != 0:
        period = current - last_capture
    last_capture = current

# 初始化定时器：1MHz时钟，计数单位1μs
timer = Timer(0)
timer.init(freq=1000000)
# 配置通道0为输入捕获模式，引脚2上升沿触发
timer.channel(0, Timer.CAPTURE, pin=Pin(2), trigger=Timer.RISING, callback=capture_handler)

while True:
    if period != 0:
        print(period)
        period = 0  # 重置避免重复打印
    utime.sleep_ms(100)

方案二：外部中断捕获边沿（次高精度） #

用硬件中断触发边沿检测，代替软件轮询，中断响应速度远快于轮询，能大幅降低检测延迟。

import utime
from machine import Pin

last_edge = 0
period = 0

def edge_handler(pin):
    global last_edge, period
    now = utime.ticks_us()
    if last_edge != 0:
        period = utime.ticks_diff(now, last_edge)
    last_edge = now

# 配置引脚2为输入，上升沿触发中断
in_pin = Pin(2, Pin.IN)
in_pin.irq(trigger=Pin.IRQ_RISING, handler=edge_handler)

while True:
    if period != 0:
        print(period)
        period = 0
    utime.sleep_ms(100)

注意：中断回调函数要尽量简短，避免执行耗时操作，否则会影响中断响应速度。

方案三：多次测量取平均（快速优化现有代码） #

如果暂时不想改动硬件相关逻辑，可通过多次测量取平均值抵消随机误差，让结果更接近真实值。

import utime
from machine import Pin

inPin = Pin(2, Pin.IN)

def get_single_period():
    # 等待第一个上升沿
    while inPin.value() != 0:
        pass
    while inPin.value() == 0:
        pass
    start = utime.ticks_us()
    # 等待下一个上升沿（完成一个周期测量）
    while inPin.value() != 0:
        pass
    while inPin.value() == 0:
        pass
    end = utime.ticks_us()
    return utime.ticks_diff(end, start)

while True:
    sample_count = 10
    total = 0
    for _ in range(sample_count):
        total += get_single_period()
    avg_period = total // sample_count
    print(avg_period)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者thoriq