STM32笔记 （十一）高级定时器详解

高级定时器简介

STM32F103ZET6中有TIM1,TIM8两个高级定时器，每一定时器都有

• 一个16位向上、向下、向上/下自动装载计数器
• 一个16位预分频器和四个独立从输入输出通道
• 每一个通道都可用于输入捕获、输出比较、PWM和单脉冲模式（除了基本定时器，高级定时器和通用定时器都能产生PWM）
  单片机中没有时间的概念，因此定时器本质是一个以单位时间为准的计数器，计数值可以从0开始累加，也可以从一个设定值（ARR）的值递减，每隔一个固定的时间（由psc和时钟周期控制）计数器的值+1或-1，加到或减到头时会产生一个溢出信号，此时计数器的计数值清零或补充成初值，重新开始计数

高级定时器框图

1. 时钟源

由四个时钟来源，分别是

• 内部时钟源 CK_INT
• 外部时钟模式 1：外部输入引脚 TIx（x=1,2,3,4）
• 外部时钟模式 2：外部触发输入 ETR
• 内部触发输入(ITRx)
  我们一般只用内部时钟源CK_INT，对于高级定时器，其时钟是由APB2总线时钟决定的
  
  其他类型的定时器同理可以参考参考手册的RCC部分的时钟框图
  对于其他时钟来源，参考参考手册的13.3.4小节

2. 控制器

用来控制和发送命令的
相关的寄存器有

• CR1（control register 1 ）控制寄存器1
• CR2（control register 2 ）控制寄存器2
• SMCR（slave mode control register）从模式控制寄存器

宏观上来讲，主模式：就是主CPU作为主机，向从机（挂载器件）发送接收数据。
从模式：就是主CPU作为从机，接收和发送主机（挂载器件）数据。

• CCER（capture/compare enable register）捕获比较寄存器
  等等寄存器

3. 时基单元Time-base unit

时基单元的组成：

（1）1-16位的预分频器 PSC

对控制计数器的时钟进行分频，分配系数可以为1~65536

（2）16位的计数器CNT

每经过一个计数器时钟周期这里变化1（+1或-1）

（3）4-16位的自动重装载寄存器ARR

• 向上计数时，但计数器的值CNT从0计数到ARR的值的时候，会产生溢出中断（也叫更新中断，update interrupt），然后会清零重新计数
• 向下计数时，当计数器的值CNT从ARR的值计数到0的时候会产生溢出中断，然后会重新填充ARR的值

（4）8位的重复计数器RCR（高级定时器独有的，基本和基础定时器都没有）

向上计数时，我们把REO的值设置成10，如果有设置当计数器溢出的时候，那么此时不会产生中断，而是RCR的值+1，当加到10的时候才产生中断，向下 计数原理类似，只不过是从10减到0

4.输入捕获

• 输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉宽和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种
• 输入捕获的大概原理：
  输入引脚检测到电平跳变时（上升沿或下降沿），把计数器CNT的值锁存到捕获寄存器CCRx中，把前后两次捕获到的 CCR x寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率

（1）输入通道引脚

需要测量的信号从TIMx_CH1~4进入

（2）输入滤波器和边沿检测器

• 信号受到干扰时，滤波器可以对输入信号进行滤波，即进行重新采样
• 滤波器的配置由 CR1 寄存器的位 CKD[1:0]和 CCMR1/2 的位 ICxF[3:0]控制
• 边沿检测器用来设置信号在捕获的时候是什么边沿有效，可以是上升沿，下降沿，或
  者是双边沿，由 CCER 寄存器的位 CCxP 和 CCxNP 决定
  

（3）捕获通道

• 捕获通道就是图中的 IC1/2/3/4，每个捕获/比较通道都有相对应的捕获寄存器 CCR1/2/3/4，
  当发生捕获的时候，计数器 CNT 的值就会被锁存到捕获寄存器中
  

（4）预分频器

• ICx 的输出信号会经过一个预分频器，用于决定发生多少个事件时进行一次捕获。具
  体的由寄存器 CCMRx 的位 ICxPSC 配置
• 如果希望捕获信号的每一个边沿，则不分频
  

（5）捕获寄存器

• 经过预分频器的信号 ICxPS 是最终被捕获的信号
• 当发生捕获时（第一次），计数器CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，还会产生 CCxI 中断，相应的中断位 CCxIF（在SR 寄存器中）会被置位，通过软件或者读取 CCR 中的值可以将 CCxIF 清 0。
• 如果发生第二次捕获（即重复捕获： CCR 寄存器中已捕获到计数器值且 CCxIF 标志已置 1），则捕获
  溢出标志位 CCxOF（在 SR 寄存器中）会被置位， CCxOF 只能通过软件清零

5.输出比较

• 通过定时器的外部引脚对外输出控制信号
• 有八种模式，主要使用的是其PWM1和PWM2模式
• 具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0]配置
  

（1）比较寄存器

• 比较寄存器与捕获寄存器是同一个寄存器
• 计数器 CNT 的值跟比较寄存器 CCR 的值相等的时候，输出参考信号 OCxREF 的信
  号的极性就会改变（ OCxREF=1（高电平）称之为有效电平， OCxREF=0（低电平）
  称之为无效电平）
• 会产生比较中断 CCxI，相应的标志位 CCxIF（SR 寄存器中（状态寄存器，里面有各种状态或中断标记））会置
  位

（2）死区发生器

• 在生成的参考波形 OCxREF 的基础上，可以插入死区时间，用于生成两路互补的输出
  信号 OCx 和 OCxN（OCxN的波形与OCx的相反）
  
• 死区时间的大小具体由 BDTR 寄存器的位 DTG[7:0]配置
  
  这里的T_ DTS是由内部时钟T_CK_INT经过分频得到的，由CR1寄存器上的CKD[9:8]位控制的
  

（3）输出控制

参考参考手册13.3.5小节

（4）输出引脚

输出比较的输出信号最终是通过定时器的外部 IO 来输出的，分别为 CH1/2/3/4，其中
前面三个通道还有互补的输出通道 CH1/2/3N