STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获

目录

1:STM32定时器

2:通用定时器简介

3:计数器模式

4:通用定时器工作过程

5:定时器中断

6:PWM

7:输入捕获


eg:STM32F407ZGT6

1:STM32定时器

STM32F40X系列总共最多有14个定时器

分为三种定时器

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第1张图片

在这三种定时器里面,我们最常用的就是通用定时器,而通用定时器里面,2、3、4、5是我们一般使用的,9、14因为计数器模式只能向上且捕获/比较通道少两个所以用的没有2、3、4、5多

 

2:通用定时器简介

特点:

  • 16/32位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式,自动装载计数器(TIMx_CNT)
  • 16位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC),计数器时钟频率的分频系数为1~65535之间的任意数值 STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第2张图片

 

  •  4个独立通道(TIMx_CH1~4),这些通道可以用来作为:
  1. 输入捕获 (可通过设置来测量引脚上电平高或低持续的时间)
  2. 输出比较  (用于控制输出波形,或指示已经过某个时间段)
  3. PWM生成(边缘或中间对齐模式)
  4. 单脉冲模式输出 (计数器可以在一个激励信号的触发下启动,并可在一段可编程的延时后产生一个脉宽可编程的脉冲)

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第3张图片

 

  •  可使用外部信号(TIMx_ETR)控制定时器和定时器互连(可以用1个定时器控制另外一个定时器)的同步电路

 

  •  如下事件发生时产生中断/DMA(6个独立的IRQ/DMA请求生成器)
  1. 更新:计数器向上溢出/向下溢出,计数器初始化(通过软件或内部/外部触发)
  2. 触发事件(计数器启动、停止、初始化或则有内部/外部触发计数)
  3. 输入捕获
  4. 输出比较
  5. 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
  6. 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

用的多的也就 1,2,3,4

 

  • 使用定时器预分频器RCC时钟控制器预分频器,脉冲长度和 波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整,STM32的每个通用定时器都是完全独立的,没有互相共享的任何资源

 

3:计数器模式

通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式

1:向上计数模式:计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR),然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件

2:向下计数模式: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,并产生一个计数器向下溢出事件

3:中央对齐模式(向上/向下计数):计数器从0开始计数到自动装入的值-1,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

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第4张图片

 

4:通用定时器工作过程

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第5张图片

1.产生时钟: 用来产生供定时器使用的时钟CK-PSC,有以下来源:

  • 内部RCC提供的时钟CLK_INT,来自于APB1经过倍频的时钟
  • 外部引脚ETR
  • 内部触发输入口1~4,定时器级联,一个定时器的输出可以作为另外一个定时器的输入,输入来自于TRGO
  • 外部捕获引脚

 2.时基单元包括:

  • 计数器寄存器(TIMx_CNT)
  • 预分频寄存器(TIMx_PSC)
  • 自动重载寄存器(TIMx_ARR)

从字面上也能理解大概怎么回事,就不多说。

3.输入捕获

   eg:TIMx_CH1的输入信号(高)经过一个滤波边沿检测器,来到预分频器(要几个上升沿检测一次),再来到捕获/比较1寄存器,产生一些事件,利用这个事件,去记下CNT计数器的值A,等到CH1输入信号(低)来的时候,经过上面的过程,再去记下CNT的值B,这样B-A就是脉冲的持续时间

4:输出比较

eg:捕获/比较寄存器里面设置一个值,当CNT中计数器的值大于所设置的值后,通过输出控制来输出一个高电平,当CNT中计数器的值小于所设置的值后,通过输出控制来输出一个低电平,那么,就可以弄出一个我们控制脉宽的PWM

注:上面图左边的TIMx_CH1和右边的TIMx_CH1时一个东西,不能同时在一个通道上面既开启输入捕获,又开启输出比较。

 

5:定时器中断

我们用内部时钟做定时器时钟的输入

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第6张图片

从上面我们可以看出 CK_CNT来自于APB1时钟

 除非APB1的分频系数是1,否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍

默认调用Systemlnit函数情况下

SYSCLK=168M

AHB时钟=168M

APB1时钟=42M

所以APB1的分频系数=AHB/APB1=4(不是1)

所以,通用定时器时钟CK_INT=2*42M=84M

 一些寄存器啥的,就不多说了,直接看数据手册

配置TIM3的基本操作如下:

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);  ///使能TIM3时钟 

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; 	     //自动重装载值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;         //定时器分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);   //初始化TIM3
	
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);             //允许定时器3更新中断
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);                                //使能定时器3

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定时器3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	

开启了定时器3的中断

void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断
	{
		LED1=!LED1;//DS1翻转
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位
}

SO,定时器中断实现的步骤

  1. 使能定时器时钟
  2. 初始化定时器,配置ARR,RSC
  3. 开启定时器中断,配置NVIC
  4. 使能定时器
  5. 编写中断服务函数

 

6:PWM

脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第7张图片

在4中,第四块输出比较可以用作PWM

 STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第8张图片

 上图是一些要配置的位

  • CCR1:捕获比较(值)寄存器,设置的比较值,就是捕获/比较寄存器的值
  • CCMR1:OC1M[2:0]位:对于PWM方式下,用于设置PWM模式1或0
  • CCER:CC1P位:输入/捕获1输出极性0:高电平有效 1:低电平有效
  • CCER:CC1E位:输入/捕获1输出使能0:关闭 1:打开

 

有关第二点

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第9张图片

看这个,这个模式主要是确定了什么时候是有效电平,和CC1P位组合在一起,我们就可以知道输出电平了,这个其实对于我们大部分应用场景来说,怎么设置都可以。 

配置好上述的一些参数后,我们可以查表找到输出通道的映射引脚。

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;                   //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;                     //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);           //初始化定时器14
	
	//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;         //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;      //输出极性:TIM输出比较极性低
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);                     //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1

若想修改比较值,想改变PWM的占空比,可以调用标准库中的TIM_SetCompare1(函数)

 

 7:输入捕获

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第10张图片

要配置定时器捕获,上图则是一些重要的配置位 

ICF[3:0],这个用来设置输入采样频率和数字滤波器长度

eg:ICF[3:0]=0011并设置IC1映射到通道1上(参考第4点的框图),设置为上升沿触发,那么在捕获到上升沿的时候,再以定时器的输入频率,连续采样8次通道1上的电平,若都是高电平,则说明是一个有效的触发,就会触发输入捕获中断(如果开启了的话),这样可以滤除干扰。

CCIP:输入/捕获1输出极性

STM32定时器,定时器中断、PWM、输入捕获_第11张图片

这里,一大推的选择输入通道,由CCIS[1:0]:控制

IC1PSC[1:0]:输入/捕获1预分频器。。。后面还有要配置的项,不说了,,,,,

敲黑板:

      通过检测TIMx_CHx上的边沿信号,在边沿信号发生跳变(比如上升沿/下降沿)的时候,将当前定时器的值(TIMx_CNT)存放到对应的捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)里面,完成一次捕获

	//初始化TIM5输入捕获参数
  TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;                //CC1S=01 	选择输入端 IC1映射到TI1上
  TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	   //上升沿捕获
  TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
  TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	       //配置输入分频,不分频 
  TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;                        //IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
  TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);

开启捕获中断后,就可以在中断中用TIM_GetCaptureX()来得到当前的捕获值

然后通过TIM_OCXPolarityConfig()将捕获的边沿设置为之前相反的状态,在满足条件的边沿来临后,又会进入到中断服务函数中,获得到捕获值后,将其与之前的捕获值相减,就可以得到想要的时间

 

 

 

 

 

 

 

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