STM32-(22)：定时器TIM(理论)
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STM32系列的CPU,有多达8个定时器。
1、 其中TIM1和TIM8是能够产生三对PWM互补输出的髙级定时器，常用于三相电机的驱动，它们的时钟由APB2的输出产生。
2、 其它6个为普通定时器，时钟由APB1的输出产生。
定时器的作用:
1、 定时功能
2、 计数功能
3、 输入捕获
4、 匹配输出
5、 PWM咏冲波
1、功能描述.
通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。
它适用于多种场合，包括测量输入信号的脉冲长度（输入采集）或者产生输出波形（输
出比较和PWM)。
定时器是完全独立的，而且没有互相共享任何资源。
定时器还可以与定时器形成级联，组建更大的定时范围。
NOTE:只要你使用默认的库配置方式配置时钟为72M,无论TIM1还是TIMX, ft们的计数器频率都是72M。
2、主要特性.
通用TIMx定时器特性包括：
- 16位向上，向下，向上/向下自动装载计数器
- 16位可编程预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1-65535之间的任意数值
- 4个独立通道：
输入捕获
输出比孤
PWM生成（边缘或中间对齐模式)
单脉冲模式输出 - 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
- 如下事件犮生时产生中断DMA
更新：计数器向上溢出./向下溢出，计数器初始化
触发事件：计数器启动，停止，初始化或者
输入捕获
输出比较
普通定时器（TIMx）框图
简析：
先简要分为5个部分分析，第1部分是时钟源选择，主要是输出CK_PSC这个时钟信号；第2部分是时基单元，进行计数等等；第3部分是输入捕获的；第4部分是比较输出的；第5部分是输入到输出的一些处理的寄存器。
第1部分：首先为了得到CK_PSC这个时钟，但是它有很多种途径，可以通过内部时钟（CK_INT）;可以通过外部时钟源（TIMx_ETR）；可以通过ITR0-ITR3等其他定时器；可以通过输入通道TIMx_CH1等提供的 TI1F_ED、TI1FP1、TI2FP2等等；其中 从模式控制器可以对这几路时钟源进行选择与控制。这样就可以得到CK_PSC
第2部分：首先得到CK_PSC这个信号，然后预分频得到CK_CNT，计数器（CNT）前面有+、-，表示可以向上计数也可以向下计数，当计数发生溢出，就会自动重载
第3部分：输入捕获，本来有四个通道，这里只显示两个通道（CH1/CH2）。输入捕获是对通道内的信号进行脉宽测量，可以捕获一个上升沿和一个下降沿，这里就可以得到高电平的脉冲时间；也可以捕获一个上升沿和下一个上升沿，这里就得到了整个周期的时间；大概流程是信号先进来，TI1是选择开关，首先进行输入滤波和边沿检测，假如经 TIFP1 通过 IC1 进行预分频（当不需要进行预分频把这个设置为0），然后产生 IC1PS 信号，然后 捕获/比较1寄存器就会把这个值保存下来。比如我们需要测量的是周期，当第一次上升沿捕获，会有一个值存入寄存器，第二次上升沿捕获，又会有一个值存入寄存器，这两个值相减就是脉冲的周期。
**通道1输入部分详解：**关于输入捕获中滤波的作用，滤波可以屏蔽一些高频的干扰，通过硬件屏蔽干扰，可以节省软件的开销和代码量，滤波器可以起到硬件消抖的作用，消抖稳定性很好。消抖完之后会进入边沿检测的模块可以判断是上升沿还是下降沿，CC1P可以决定这个 TI1FP1这个开关是上边沿检测还是下边沿检测。然后通过CC1S[1：0]位设置为 01 来通过这个信号 IC1，ICPS[1：0]来设定分频值，当不需要分频，设置为1，当分频为2，当脉冲来两次，IC1PS 信号才输出一个。
通道1输出部分详解：当CNT的值大于或者等于一个值（比较寄存器设定值）的时候，进入输出模式控制寄存器，模式的选择由OC1M[2：0]这两个位来设定的，然后出来一个信号 oc1ref，然后往后走，一个取反，一个不作处理，究竟选择哪一个，需要通过CC1P来设置，如果设置为0，则不处理，设置为1，则选择反向，再往后就是一个输出允许的电路（通过CC1E控制），通过外部的引脚输出一个电平。举个例子，当比较寄存器的值设定为5，当CNT等于5，就会产生一个信号，然后输出高电平，然后再相等，我就输出低电平，再相等，又输出高电平，这样就可以产生连续的脉冲。
关于输入部分的滤波 Filter down-counter：
首先有个时钟分频因子，是由寄存器的CKD[1：0]控制，比如设置为00，表示周期相同，则频率也相同；比如设置为01，表示数字滤波器的周期是定时器时钟的2倍，则频率是其1/2，若时钟频率为72Mhz,则 fDTS 频率为36Mhz.。采样频率 = 1/2 fDTS(这个公式待查阅资料再得知为什么)，则采样频率为18Mhz。此时再设定采样次数，假设设定为6次，当采样第一次的时候是高电平，采样第二次的时候是高电平，当采样第六次的时候，还是高电平，则表示这个波的频率小于3Mhz，若第六次为低电平，则表示这个波的频率大于3Mhz，可以选择滤除高于3Mhz的波。采样频率在通道1输入部分的寄存器 ICF[3:0]中设定，若设定为6，采样6次，若波还是存在，则通过。
**滤波的基本道理：**如上图，TI1信号输入，采样次数设置为4，当采样到第4次，这个波突然变成了低电平，则这个波的频率比较高，认为是一个干扰（干扰一般都是瞬间的，频率很高），过滤掉，即 TI1F 一直保持低电平；若采样到第4次，仍为高电平，则认为这是一个正常波， TI1F会产生一个上升沿，因为在采样的时候占用的四个采样周期，故在这个波恢复到低电平的时候再弥补四个采样周期的时间，所以这个波在TI1F上只是相位退后了一点点，而长度，采集到的周期都是一样的。滤波之后输出TI1F，然后进入边沿检测，是高电平触发还是低电平触发，输出TI1FP1，然后进入预分频，如果预分频设为1，则直接过去，如果预分频设为2，则当检测到两次这个电平才产生IC1PS信号，由这个信号触发捕获/比较1寄存器，这个寄存器马上会将计数器的值装载下来，这样就得到了稍微准确的捕获时间。这个捕获时间在这里延后了4个采样周期。
滤波的好处：外部的信号经过这么一个滤波，可以节省软件的开销，硬件滤波更加稳定。硬件滤波实际上就是 消抖、去抖了。
那内部时钟（TIMXCLK）是怎么来的？
时钟系统
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。
APB1不但要为TIM2-7提供时钟，而且还要为其他外设提供时钟；设置这个倍频器可以在保证其他外设使用较低时钟频率时，TIM2-7仍能得到较高的时钟频率。即通过倍频器可以得到更高的频率。
每个定时器（比如TM1/TM2等等）都有四个通道（CH1—CH4），并分配了默认的引脚。例如
外部时钟源模式1
当TIMx_SMCR寄存器中的SMS=111时，次模式被选中。计数器可以在选定的输入上的每个上升沿或下降沿计数。
例如，要配置向上计数器在T12输入端的上升沿汁数，使用下列步骤：
- 配置TIMx_CCMR1寄存器CC2S=01, 配置通道2检测TI2输入的上升沿
- 配置TIMx_CCMR1寄存器的IC2F[3:0]，选择输入滤波器带宽（滤波器作用是排除外界干扰）(如果不需要滤波器，保持IC2F=0000)
- 配置TIMx_CCER寄存器的CC2P=0,选定上升沿极性
- 配置TIMx_SMCR寄存器的SMS=111,选择定时器外部时钟模式1
- 配置TIMx_SMCR寄存器中的TS=110,选定TI2作为触发输入源
- 设置TIMx_CR1寄存器的CEN=1,启动计数器
当上升沿出现在TI2,计数器计数一次，且TIF标志被设置。
在TI2的上升沿和计数器实际时钟之间的延时取决于在TI2输入端的重新同步电路。
计数模式
TIM 2- TIM 5可以由向上计数、向下计数、向上向下双向计数。
向上计数模式中，计数器从0计数到自动加载值( TIMx_ARR 计数器内容)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。当TIMx _CR1寄存器中的 DIR 位为低的时候执行向上计数。
在向下模式中，计数器从自动装入的值( TIMx_ARR )开始向下计数到0,然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数向下溢出事件。当 TIMx_CR1寄存器的 DIR 位为高时执行向下计数。
而中央对齐模式（向上/向下计数）是计数器从0开始计数到自动装入的值，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。当 TIMx_CR1寄存器中的 CMS 位不为00时为中央对齐模式。(双向计数其实就是从0加到n，然后再从n减到0，再从0加到n，如此循环)
向上计数模式
在向上计数模式中，计数器从0计数到自动加载值（TIMx_ARR计数器的内容），然后重新从0开始计数并产生一个计数器溢出事件。
比如，当 自动加载值 TIMx_ARR=0x36
CK_INT 表示内部时钟
CNT_EN 拉高表示使能允许计数
从 CK_CNT 看应该是上升沿计数
COUNTER REGISTER 开始计数时候的值是31，到了36，会重新从0开始
当计数到了自动加载值，会产生溢出、更新事件、中断信号标志位
注：分频因子为1表示没有分频，来一次脉冲，计数一次
注：分频因子不为1表示分频了，这里为2表示来两次脉冲，计数一次。
向下计数模式
在向下计数模式中，计数器从自动加载值（TIMx_ARR计数器的内容）开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出事件。
同样假设当自动加载值 TIMx_ARR=0x36
自动重装载寄存器（TIMx_ARR）
该寄存器在物理上实际对应着2个寄存器。一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存 器在被叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。
根据TIMx_CR1寄存器中APRE位的设置：APRE=0时，预装载寄存器的内容 可以随时#送到影子寄存器，此时2者是连通的；而APRE=1时，在每一次更 新事件（UEV)时，才把预装在寄存器的内容传送到影子寄存器
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