STM32学习笔记6---定时中断、PWM输出

STM32定时器

定时器种类	位数	计数器模式	产生DMA请求	捕获**/**比较通道	互补输出	特殊应用场景
高级定时器（TIM1,TIM8)	16	向上，向下，向上/下	可以	4	有	带死区控制盒紧急刹车，可应用于PWM电机控制
通用定时器（TIM2~TIM5）	16	向上，向下，向上/下	可以	4	无	通用。定时计数，PWM输出，输入捕获，输出比较
基本定时器(TIM6,TIM7)	16	向上，向下，向上/下	可以	0	无	主要应用于驱动DAC

STM32 的通用定时器是一个通过可编程预分频器（PSC）驱动的 16 位自动装载计数器（CNT）构成。。STM32 的通用定时器可以被用于：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波 形(输出比较和 PWM)等。 使用定时器预分频器和 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。

STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括：
1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
2)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。
3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
A．输入捕获
B．输出比较
C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
D．单脉冲模式输出
4）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。
5）如下事件发生时产生中断/DMA：
A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
C．输入捕获
D．输出比较
E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

基本的定时中断功能

基本的定时中断功能要用到下面这些寄存器：
首先是控制寄存器（TIMx_CR1）：只用到最低位，计数器使能，该位必须置1
DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）：它的最低位控制中断使能。
预分频寄存器（TIMx_PSC）：该寄存器用来设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。

定时器的四个时钟来源：

1）内部时钟（CK_INT）
2）外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx）
3）外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR）
4）内部触发输入（ITRx）：使用 A 定时器作为 B 定时器的预分频器（A 为 B 提供时钟）。计数器的时钟频率CK_INT等于Fck_psc/(PSC[15:0]+1)。这里的 CK_INT时钟是从 APB1 倍频的来的，STM32 中除非 APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器 TIMx的时钟是APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是APB1，而是来自 APB2 的。

寄存器（TIMx_CNT ）：储存了当前定时器的计数值。
自动重装载寄存器（TIMx_ARR）：实际上有两个寄存器，一个可以直接操作，另一个不能直接操作称为影子寄存器，当根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传送到影子寄存器，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。//从这里可以看出我们可以觉得是否随时更改预装载寄存器的值。
状态寄存器（TIMx_SR）：有11个有效位，具体的作用看库函数定义；

计算中断时间：
APB1在系统初始化的时候为2分频，所以定时器的时钟是它的两倍72MHz，计算公式：
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tcl
Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz）。
Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。
arr：重装载值
psc为预分频系数

定时中断步骤：

1）TIM3 时钟使能。
TIM3 是挂载在 APB1 之下，所以我们通过 APB1 总线下的时钟使能函数来使能 TIM3。调 用的函数是： RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

2）初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式等。
在库函数中，定时器的初始化参数是通过初始化函数 voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDefTIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct); 实现的。

typedef struct
{
     
 uint16_t TIM_Prescaler; //分频系数
 uint16_t TIM_CounterMode; //计数方式 向上、向下、中央对齐 
 uint16_t TIM_Period; //自动重载计数周期值
 uint16_t TIM_ClockDivision; //时钟分频因子
 uint8_t TIM_RepetitionCounter;  //高级定时器才能用到
} TIM_TimeBaseInitTypeDef; 

3）设置 TIM3_DIER 允许更新中断。 用函数void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)； 来实现。第二个入口参数指定定时器中断的类型。

4）TIM3 中断优先级设置。 设置NVIC

5）允许 TIM3 工作，也就是使能 TIM3。 使用void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState) ;

6）编写中断服务函数。 （void TIMx_IRQHandler(void) ）
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)//判断中断的类型
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT) //清除某种类型的标志位

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
     
 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //①时钟 TIM3 使能
 
 //定时器 TIM3 初始化
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载寄存器周期的值
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置时钟频率除数的预分频值
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数
 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIM3
 TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //③允许更新中断
//中断优先级 NVIC 设置
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 中断
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级 0 级
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级 3 级
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //④初始化 NVIC 寄存器
 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //⑤使能 TIM3
}
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3 中断
{
     
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查 TIM3 更新中断发生与否
	{
     
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除 TIM3 更新中断标志
		LED1=!LED1;
	}
}

PWM（脉冲宽度调制）

STM32 的定时器除了 TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定 时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4 路的 PWM 输出，这样，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出。

产生PWM需要的寄存器除了上面的几个还需要：

捕获/比较模式寄存（TIMx_CCMR1/2）：这个寄存器总共有2个，TIMx _CCMR1
和 TIMx _CCMR2分别控制CH1,2和CH3，4。CCMR1/2的OC1M[2:0]位：用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】。模式为110时计数器在向上计数时TMx_CNT

捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）：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。

捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）：输出模式下，该寄存器的值与 CNT 的值比较，根据比较结果产生相应动作（根据前面两个寄存器的设置输出对应电平）。利用这点，
我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制 PWM 的输出脉宽了。

如果是高级定时器还需要配置刹车和死区寄存器（TIMx_BDTR）：关注最高位：MOE 位，想要正常输出必须把该位置1.

输出PWM

1）开启 TIM1 时钟，配置 PA8 为复用输出。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

2）设置 TIM1 的 ARR 和 PSC。
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 TIMx 的。

这些上面都有，不过需要注意的是TIM_ClockDivision这个参数，表示时钟分割用于滤波器的滤波，可除去高频干扰信号，本质上是控制输入采样的频率，设置的值越大采样频率就越小。

3）设置 TIM1_CH1 的 PWM 模式及通道方向, 使能 TIM1 的 CH1 输出。

typedef struct
{
     
 uint16_t TIM_OCMode; //设置模式
 uint16_t TIM_OutputState; //比较输出使能
 uint16_t TIM_OutputNState;
 uint16_t TIM_Pulse; 
 uint16_t TIM_OCPolarity; //设置极性
 uint16_t TIM_OCNPolarity; 
 uint16_t TIM_OCIdleState; 
 uint16_t TIM_OCNIdleState; 
} TIM_OCInitTypeDef

4）使能 TIM1：TIMCmd(TIM1, ENABLE); //使能 TI

5）设置 MOE 输出，使能 PWM 输出。//高级定时器需要

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);// MOE 主输出使能

6）修改 TIM1_CCR1 来控制占空比。

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1)；

初始化实例：

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
      
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// ①使能 tim1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); 
//①使能 GPIO 外设时钟使能
 
 //设置该引脚为复用输出功能,输出 TIM1 CH1 的 PWM 脉冲波形
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM_CH1
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 
//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 80K
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
//设置用来作为 TIMx 时钟频率除数的预分频值 不分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIMx
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //脉宽调制模式 2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //③初始化外设 TIMx
 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //⑤MOE 主输出使能
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //CH1 预装载使能
TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //④使能 TIM1
}