STM32之TIM1高级定时器

定时器应用之PWM输出
1.1 TIM1_CH1N 与 TIM1_CH1 的区别
在刚准备使用定时器的时候,我看了下原理图,发现对于定时器1,它的每一个输出通道都是成对的,即TIM1_CH1N与TIM1_CH1两个一组,通过网络查询后,明白了芯片这样设计的原因。
TIM1是一个完整的电机控制用定时器外设,TIM1_CH1和TIM1_CH1N,用于驱动上下两个功率管。如果Deadtime为0,则 TIM1_CH1N是TIM1_CH1的反相,如果Deadtime不为0,则在TIM1_CH1N上插入了Deadtime,防止上下功率管同时导通。
另外的两类管脚定义:
TIM1_ETR是外部触发输入管脚;
TIM1_BKIN是故障信号,用来关闭TIM1的输出。
1.2 定时器的配置及 PWM 的设置 1.2.1 定时器相关结构体
从固件库里的教程CHM获取到的定时器相关的结构体。
TIM_BDTRInitTypeDef
BDTR structure definition
TIM_ICInitTypeDef
TIM Input Capture Init structure definition
TIM_OCInitTypeDef
TIM Output Compare Init structure definition
TIM_TimeBaseInitTypeDef
TIM Time Base Init structure definition
TIM_TypeDef
TIM
其中与PWM输出有关的结构体主要为:
TIM_TimeBaseInitTypeDef:定时器初始化配置结构体
TIM_OCInitTypeDef:定时器输出比较结构体
1.2.2 定时器的三个速度
在刚开始学习定时器的时候,我对定时器的速度、技术速度都很迷糊,通过前面对STM32时钟系统的学习,以及RCC库里面几个函数的学习,总算明白了,定时器的这三个速度。
TIMxCLK(定时器的工作频率):这个频率是我们在RCC里面配置APB1或APB2总线时的频率。
TIMx Counter Clock(定时器的计数频率):这个频率是定时器对ARR寄存器内的值进行加数或是减数的速度。
以前在做51单片机编程的时候,这两个频率往往是一致的。所以,刚开始对这两个频率的理解上还是有点疑惑的。
TIMx Running @(定时器的作用频率):这个频率表示定时器在这一次ARR寄存器开始累加或递减到下一次ARR寄存器重装所用的时间,这个频率可以理解为在以前的51单片机内我们定时器的定时周期。
对以上三个频率理解清楚后,再对定时器进行初始化的配置就很清晰了。
1.2.3 定时器的配置
定时器的配置代码     
// Compute the prescaler value /
       //TIM3CLK is 72 MHz
       //TIM3 Counter Clock is 24 MHz
       //TIM3 is running at 1 KHz
       PrescalerValue = (unsigned int) (72000000 / 36000000) - 1;
       PeriodValue = (unsigned int)( 36000000 / 1000 ) - 1;
三个频率的设置:定时器工作频率为72MHz,定时器计数频率36MHz,定时周期1KHz,通过这三个值,计算PrescalerValue 及PeriodValue的值。为后面的结构体配置做准备。
关于定时器的工作频率为72MHz,与APB2的预分频系数有关,=1则频率不变,否则,频率x2.
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//设置APB1时钟
// Time base configuration /
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PeriodValue;
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0x0;
       TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);           
TIM_Period及 TIM_Prescaler的值通过前面的计算已经确定。其中TIM_Prescaler是确定定时器技术频率,TIM_Period是确定定时周期的。
// PWM1 Mode configuration: Channel1 /
       CCR_Val =  (unsigned int)  (PeriodValue / 2 ) ;
       TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
       TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
       TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR_Val;
       TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
       //TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
       TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//选择第二个通道输出
       TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //选择第二个通道输出
以上是输出比较结构体的配置,他最后决定了PWM的参数,PWM的频率即前面的定时器定时周期。而占空比是由TIM_Pulse确定的。其中占空比公式为:
DUTY  =  CCR寄存器的值  /  ARR寄存器的值
DUTY  =  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse  /  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler-1
       //TIM3->CCER &= 0xEEEF;
       // TIM3 enable counter
       TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
       TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
       TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);
定时器的最后使能配置。至此,有关定时器相关的结构体的配置就结束了。在配置完GPIO后就可以输出PWM波了。实际上,程序流程上是先配置GPIO的,但我在学习PWM时,在GPIO上花费了大量的时间,也对GPIO理解更加深刻了。
杂谈全文文字
12 MAY, 2011
STM32的时钟系统
1.1 STM32 时钟系统概述
在STM32中,有五个时钟源,为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
①、HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz。
②、HSE是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz~16MHz。
③、LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz。
④、LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体。
⑤、PLL为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍,但是其输出频率最大不得超过72MHz。
其中40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用,另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外,实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE,或者是HSE的128分频。RTC的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。
STM32中有一个全速功能的USB模块,其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取,可以选择为1.5分频或者1分频,也就是,当需要使用USB模块时,PLL必须使能,并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。
另外,STM32还可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上,可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟。
系统时钟SYSCLK,它是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为PLL输出、HSI或者HSE。系统时钟最大频率为72MHz,它通过AHB分频器分频后送给各模块使用,AHB分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频。其中AHB分频器输出的时钟送给5大模块使用:
①、送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。
②、通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟。
③、直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。
④、送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频,其输出一路供APB1外设使用(PCLK1,最大频率36MHz),另一路送给定时器(Timer)2、3、4倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频,时钟输出供定时器2、3、4使用。
⑤、送给APB2分频器。APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频,其输出一路供APB2外设使用(PCLK2,最大频率72MHz),另一路送给定时器(Timer)1倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频,时钟输出供定时器1使用。另外,APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用,分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。
在以上的时钟输出中,有很多是带使能控制的,例如AHB总线时钟、内核时钟、各种APB1外设、APB2外设等等。当需要使用某模块时,记得一定要先使能对应的时钟。
需要注意的是定时器的倍频器,当APB的分频为1时,它的倍频值为1,否则它的倍频值就为2。
连接在APB1(低速外设)上的设备有:电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz时钟信号,但它应该不是供USB模块工作的时钟,而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块工作的时钟应该是由APB1提供的。
连接在APB2(高速外设)上的设备有:UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO口(PA~PE)、第二功能IO口。
下图是STM32用户手册中的时钟系统结构图,通过该图可以从总体上掌握STM32的时钟系统。
STM32之TIM1高级定时器_第1张图片
 
1.2 STM32 时钟的配置
以下代码表示使用外部晶振,给整个系统提供振荡源。初始化外部晶振后,通过PLL倍频,再给系统时钟及挂载在AHB、APB1和APB2总线上的外设提供时钟。
void RCC_Configuration(void)
{
//---------------------------------------------------------------
    //-------------------------------使用外部晶振,并等待外部晶振起振
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//配置外部高速晶振
    RCC_WaitForHSEStartUp();//等待外部高速晶振起振
//---------------------------------------------------------------
    //----------------------------采用外部高速晶振做PLL源,并配置PLL
    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9); //PLL配置
    RCC_PLLCmd(ENABLE);//PLL使能
//---------------------------------------------------------------
    //---------------------------------------------------配置总线频率
    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//设置AHB时钟
    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//设置APB1时钟
    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//设置APB2时钟
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------------系统时钟初始化
    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//系统时钟初始化
//--------------------------------------------------------------- 
//-------------------------------------------总线上外设时钟初始化
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA
                           |RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC
                           |RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE
                           |RCC_APB2Periph_ADC1  | RCC_APB2Periph_AFIO
                           |RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4 | RCC_APB1Periph_USART2
                           |RCC_APB1Periph_USART3|RCC_APB1Periph_TIM2                            
                           , ENABLE );
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
}
一直想弄明白RCC配置里面到底做了什么,这次通过对这一系列函数的研究,总算明白了,STM32系统的时钟配置,以及到底芯片及外设到底工作在一个什么样的频率上。

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