STM32通用定时器

STM32通用定时器

  STM32的定时器功能很强大，学习起来也很费劲儿.

   其实手册讲的还是挺全面的，只是无奈TIMER的功能太复杂，所以显得手册很难懂，我就是通过这样看手册：while(!SUCCESS){看手册…}才搞明白的!所以接下来我以手册的顺序为主线，增加一些自己的理解，并通过11个例程对TIMER做个剖析。实验环境是STM103V100的实验板，MDK3.2 +Library2.东西都不怎么新，凑合用……

   TIMER主要是由三部分组成：

1、     时基单元。

2、     输入捕获。

3、     输出比较。

还有两种模式控制功能：从模式控制和主模式控制。

一、 框图

让我们看下手册，一开始是定时器的框图，这里面几乎包含了所有定时器的信息，您要是能看明白，那么接下来就不用再看别的了…

为了方便的看图，我对里面出现的名词和符号做个注解：

  TIMx_ETR:TIMER外部触发引脚 ETR:外部触发输入

ETRP:分频后的外部触发输入 ETRF:滤波后的外部触发输入

ITRx:内部触发x(由另外的定时器触发)

TI1F_ED:TI1的边沿检测器。

TI1FP1/2:滤波后定时器1/2的输入

TRGI:触发输入  TRGO:触发输出 

CK_PSC:应该叫分频器时钟输入

CK_CNT:定时器时钟。（定时周期的计算就靠它）

TIMx_CHx:TIMER的输入脚 TIx:应该叫做定时器输入信号x

ICx:输入比较x  ICxPS:分频后的ICx

OCx:输出捕获x OCxREF:输出参考信号

关于框图还有以下几点要注意：

1、      影子寄存器。

有阴影的寄存器，表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器，一个是程序员可以写入或读出的寄存器，称为preload register(预装载寄存器)，另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器，称为shadow register(影子寄存器)；（详细请参考版主博客http://blog.ednchina.com/STM32/401461/message.aspx）

2、     输入滤波机制

在ETR何TIx输入端有个输入滤波器，它的作用是以采样频率Fdts来采样N次进行滤波的。（具体也请参考版主博客http://blog.ednchina.com/STM32/263170/message.aspx）

3、     输入引脚和输出引脚是相同的。

   

 

 二、时基单元

       时基单元有三个部分：CNT、PSC、ARR。CNT的计数方式分三种：向上、向下、中央对齐。通俗的说就是0—ARR、ARR—0、0—(ARR-1)—ARR—1.

    

 三、时钟源的选择

       这个是难点之一。从手册上我们看到共有三种时钟源：

1、     内部时钟。

也就是选择CK_INT做时钟，这个简单，但是有一点要注意，定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器， 当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；当 APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。

例如AHP 72M，APB12分频36M，那么TIMER就是APB1的2倍频，即72M。

怎么选择时钟模式1呢？只要将SMCR中SMS[2:0]弄成000就好了

SMCR

15    14     13   12       11 10 9  8      7   6    5   4  3    2   1  0

ETP

ECE

ETPS[1:0]

ETF[3:0]

MSM

TS[2:0]

SMS[2:0]

 

2、     外部时钟模式1

这个比较麻烦，时钟源选择的其实就是TRGI（触发输入），但触发输入选择挺多的，共8个……。看框图，他们是：ITRx、TI1F_ED、

TI1FP1、TI2FP2、ETRF

ITRx的东西跟定时器的级联有关，暂时不管他。要进入这种时钟模式首先置SMS为111，当然这还没完，不像内部时钟那样，什么都配好了，这里你还得配置一下别的参数，比如选择TI1FP1,自然要对输入通道1的参数配置好，这样时钟才能按你需要的方式进来。就是配框图这块

相关寄存器

CCMR1（输入）

IC2F[3:0]

IC2PSC[1:0]

CC2S[1:0]

IC1F[3:0]

IC1PSC[1:0]

CC1S[1:0]

 

CCER

15 14   13    12 11 10   9      8    7  6    5     4   3 2    1    0

CC4P

CC4E

CC3P

CC3E

CC2P

CC2E

CC1P

CC1E

SMCR

15    14     13   12       11 10 9  8      7   6    5   4  3    2   1  0

ETP

ECE

ETPS[1:0]

ETF[3:0]

MSM

TS[2:0]

SMS[2:0]

在CCMR1寄存器里选择好相应的输入(CC1S)和滤波(IC1F)后再配置好输入极性（CCIP）然后在SMCR中选择触发源（TS[2:0]）为TI1这样输入通道就配好了!最后选择SMS为111，开启时钟（CR1中的CEN）。现在时钟就是从TI1上的输入了，可以接个时钟源进行计数之类的。同理，如果要用ETR就把它相关通道配好就可以了。

3、     外部时钟模式2

  选择外部输入作为时钟，看框图：

从图上可以看出ETR可以直接作为时钟输入也可以通过触发输入（TRGI）来作为时钟输入即在时钟模式1中触发源选择为ETR，两个效果上是一样的，看起来好像这个外部时钟模式2没什么用处，实际上不是的，他可以跟一些从模式（复位、触发、门控）进行组合。比如当从模式选为触发时，我们不可能再通过触发源选择ETR了，因为从模式控制器被占了，好在有外部时钟模式2，我们选择这种模式后就可以把两者组合在一起完成一些功能了。

总结一下，STM32的时钟选择比较特别，在SFR中关于时钟选择配置位不再一块，不是说两个位在一起00、01、11就选择了而是由

SMCR中SMS和ECE 来控制，这样感觉可以吧内部时钟与外部模式2同时打开（SMS:000,ECE:1），也可以吧外部模式1和外部模式2同时打开(SMS:111,ECE：1)，实际上上述两种方式用的都是外部时钟2.

 

四、捕获比较通道

               

这就是我说的定时器三个组成部分中的两个部分了。核心是那个捕获比较寄存器。

 看框图

 

 

   异或那块先不管他，好像跟编码器有关，输入有个特色就是可以把TI的输入搞到CC1上去，也可以把T2的输入搞到CC1上去，其实也可以把T1搞到CC1上去同时把T1搞到CC2上去，这样就有了后来的PWM输入。

输出上的特色是不直接输出，而是有个OC1REF，这样可以定义高有效还是低有效，输出自己需要的有效电平。

    五、做实验

      

 讲了这么多你一定烦了吧，那么让我们搞点实际的吧，通过做实验来熟悉定时器，用到新知识时再在其中加以介绍。

 实验一：

TIMER-1：定时器上溢，中断中取反LED.

现象：LED 周期2秒闪烁。

        主要代码如下：

         TIM_DeInit(TIM2);

 

 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2000;       //ARR的值

         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0;

         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//采样分频

         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式

         TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

 TIM_PrescalerConfig(TIM2,0x8C9F,TIM_PSCReloadMode_Immediate);//时钟分频系数36000，所以定时器时钟为2K

         TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,DISABLE);//禁止ARR预装载缓冲器

 TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

 

         TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);    //开启时钟

         解释一下，首先得配好ARR，这是必须地。然后配置预分频，为什么我先配为0再用TIM_PrescalerConfig(TIM2,0x8C9F,TIM_PSCReloadMode_Immediate)配呢，原来PSC也有个预装载功能，却不像ARR和CRR那样有相关的位控制立即装载或更新事件装载。也就是说只能更新事件来装载。在上面函数中手工产生了一个更新事件，使PSC立刻生效。CK_DIV暂时没用到。计数模式配置为向上计数。然后在中断中做下LED取反就可以了。

        溢出周期怎么算？在这个实验里AHB为72M，APB1为36M，所以CK_INT为72M，36000分频变为2K.ARR=2000，所以1秒溢出1次。

相关寄存器：

 

         CR1                                                          

        9    8    7      6    5   4    3    2    1     0

CKD[1:0]

ARPE

CMS[1:0]

DIR

OPM

URS

UDIS

CEN

 

ARR

PSC

 

 

 

接下来的4个实验跟输出通道有关系

实验2

TIMER-2:强置输出

现象：LED 常亮

例子比较简单关键是配好输出通道

CCER

15 14   13    12 11 10   9      8    7  6    5     4   3 2    1    0

CC4P

CC4E

CC3P

CC3E

CC2P

CC2E

CC1P

CC1E

 

 

 

CCMR（输出）

OC2CE

OC2M[2:0]

OC2PE

OC2FE

CC2S

OC1CE

OC1M[2:0]

OC1PE

OC1FE

CC1S

 

将通道1配为输出，输出使能，输出极性选择好，输出模式选择好就可以了。在V100实验板上PC6-9接了LED，刚好对应着TIMER3重映射后的输出，注意程序里的AFIO函数。

实验3

TIMER-3:输出比较

现象：LED 2秒的周期闪烁。

跟上个实验配置大致相同，只是把输出模式改为翻转功能，并且CRR要配好，当CRR=CNT时翻转输出。

实验4

TIMER-4:PWM输出

现象：输出4种不同占空比的PWM波，4个LED亮度不同。

实验5

TIMER-7:单脉冲方式

现象：LED 只闪烁一次。

将上个实验加一句话

TIM_SelectOnePulseMode(TIM3, TIM_OPMode_Single);    //设置单脉冲模式

就是这个实验。其实手册上关于此实验的本意是由一个外部触发使能计数器，然后产生一个脉冲的，这里还没涉及从模式所以简化处理。

涉及寄存器

         CR1                                                         

        9    8    7      6    5   4    3    2    1     0

CKD[1:0]

ARPE

CMS[1:0]

DIR

OPM

URS

UDIS

CEN

 

 

 

 

 

接下来再做两个输入的实验

实验6

TIMER-5：输入捕获模式。

现象：通过V100 的JOYSTICK键的SELECT键进入捕获，硬件仿真看CRR的值。

首先是基本的配置：ARR的值、时钟PSC、采样CKD、计数方式。

然后配置输入通道。

选择输入捕获模式、输入极性、把T1配到CC1上、选好输入的滤波跟分频，就可以了。

讲下输入滤波功能，在此实验中Fdts=CK_INT/2,Fsample=Fdts/4,所以定时器时钟为2K，所以采样周期为4ms。才8次的话周期小于32ms的干扰会滤除。

相关寄存器

         CR1                                                         

        9    8    7      6    5   4    3    2    1     0

CKD[1:0]

ARPE

CMS[1:0]

DIR

OPM

URS

UDIS

CEN

PSC

ARR

CCMR1（输入）

IC2F[3:0]

IC2PSC[1:0]

CC2S[1:0]

IC1F[3:0]

IC1PSC[1:0]

CC1S[1:0]

 

CCER

15 14   13    12 11 10   9      8    7  6    5     4   3 2    1    0

CC4P

CC4E

CC3P

CC3E

CC2P

CC2E

CC1P

CC1E

 

 实验7

TIMER-6:PWM输入

现象：由TIMER3输出通道1产生一路周期2秒占空比50%的PWM波，飞线到TIMER4的输入通道1，有TIMER4来测量该PWM得周期和占空比。

在做实验之前引入三种从模式控制：复位、触发、门控。通过SMCR选择后可以进入这三种从模式

 

 

SMCR

15    14     13   12       11 10 9  8      7   6    5   4  3    2   1  0

ETP

ECE

ETPS[1:0]

ETF[3:0]

MSM

TS[2:0]

SMS[2:0]

 

 

SMS: 100     101      110

     复位     门控     触发

所谓从模式简单理解就是受控于别人了，包括何时启动、何时停止、何时复位。相关作用请看手册。提示一点就是进入这三种模式后时钟是谁的问题？肯定不是外部时钟1了，可以是内部时钟和外部时钟2.

接着看实验，PWM方式的原理是这样的，如前文提到过输入时可以把T1映射到CC1上去同时映射到CC2上，将CC1和CC2的捕获边沿搞成相反的，比如CC1捕获T1上升沿，CC2捕获T1下降沿，还要再设置T1为复位从模式，上升沿有效，这样T1上升沿后计数器开始计数。下降沿CC2捕获发生，此为PWM占空比，在来一个上升沿，CC1捕获发生此为PWM周期。注意CC1捕获的第一次无效。

这是从模式跟输入捕获的一种组合使用，从模式还可以跟输出比较组合使用。比如手册上的单脉冲实验。

 

接着做4个实验跟定时器的级联和定时器同步有关系，在实验前先得说说主模式的问题。在CR2寄存器中的MMS位决定了定时器的主模式方式，即决定TRGO.几种方式可以参看手册。要说明一点就是一个定期器既可以是主模式同时它也是从模式，这就好像你是一个中层干部一样，既可以领导别人同时又被别人领导，这个不冲突的。

简单介绍下4个实验。

实验8

TIMER-8: TIMER2作为TIMER3的分频器.

现象：LED以10秒周期闪烁。

TIMER3配置为PWM输出，但是始终有TIMER2的溢出时间频率来提供，其溢出频率为100Hz所以TIMER3 PWM的周期为10S.

实验9

TIMER-9:TIMER2来使能TIMER3.

现象：LD1前15秒以1秒的周期闪烁，后15秒熄掉，然后下个15秒再闪烁如此循环。

在这个实验里TIEMR3输出一个周期1秒的PWM波，仍然驱动LD1闪烁。同时从模式配成门控模式，TIEMR2将OC1作为TRGO，OC1是一个周期30S占空比50%的PWM波。

实验10

TIMER-10: IMER2启动TIMER3

现象：上电后延迟15秒LD1以1秒的周期闪烁。

此实验跟上个实验配置差不多只要把TIMER3有门控改为触发方式即可。

实验11

TIMER-11: TIMER4的通道1同时出发TIMER4和TIMER3两个定时器

现象：按下JOYSTICK 的“选择”键同时出发两个定时器开始。同时TIMER3驱动LD1以1秒周期闪烁。

 

以上4个实验实际上是主模式和从模式的组合以及主模式和外部时钟1的组合。其实根据自己的需要还可以做出多种组合，这就是STM32定时器强大的地方。

 

 

  最后多熟悉下库函数，关于TIM的库（2.0版本），本人认为有两点错误：

1、     TIM.C中CR1_CounterMode_Mask的值为0x039F应该改为0x038F这样才能覆盖CR1的DIR位。

2、     TIM.C中TIM_PrescalerConfig函数原文

      if(TIM_PSCReloadMode == TIM_PSCReloadMode_Immediate)

  {

    TIMx->EGR|= TIM_EventSource_Update;

  }

  else

  {

TIMx->EGR&= TIM_EventSource_Update;

  }

  红色的这句好像不对吧？应该TIMx->EGR&=～ TIM_EventSource_Update;才对吧。