STM32开发（十四）STM32F103 数据手册 —— 通用定时器 PWN 详解

---

STM32F103内部通用定时器包括TIMx (TIM2、 TIM3、 TIM4和TIM5)定时器

---

主要特点

16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器

16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65536之间的任意数值

4个独立通道

• 输入捕获
• 输出比较
• 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

如下事件发生时产生中断/DMA

• 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
• 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)
• 输入捕获─ 输出比较

支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路

触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

---

通用定时器内部框图

CLK_PSC时钟通过预分频器，产生CNT计数器所需要的时钟。
计数器可设置向上计数或者向下计数，计数器溢出时触发事件，重装载器，更新计数值。
计数值会通过比较器，产生PWN波。

---

功能描述

1、可编程通用定时器的主要部分是一个16位计数器和与其相关的自动装载寄存器。
2、这个计数器可以向上计数、向下计数或者向上向下双向计数。
3、此计数器时钟由预分频器分频得到。
4、计数器、自动装载寄存器和预分频器寄存器可以由软件读写，在计数器运行时仍可以读写。

时基单元包含：

• 计数器寄存器(TIMx_CNT)
• 预分频器寄存器 (TIMx_PSC)
• 自动装载寄存器 (TIMx_ARR)

自动装载寄存器 (TIMx_ARR) 是预先装载的，写或读自动重装载寄存器将访问预装载寄存器（根据在TIMx_CR1寄存器中的自动装载预装载使能位(ARPE)的设置）预装载寄存器的内容被立即或在每次的更新事件UEV时传送到影子寄存器。
当计数器达到溢出条件(向下计数时的下溢条件)并当TIMx_CR1寄存器中的UDIS位等于’0’时，产生更新事件。更新事件也可以由软件产生。

计数器寄存器(TIMx_CNT) 由预分频器的时钟输出CK_CNT驱动，仅当设置了计数器TIMx_CR1寄存器中的计数器使能位(CEN)时， CK_CNT才有效。
注：真正的计数器使能信号CNT_EN是在CEN的一个时钟周期后被设置。

预分频器寄存器 (TIMx_PSC) 可以将计数器的时钟频率按1到65536之间的任意值分频。它是基于一个16位寄存器控制的16位计数器。这个控制寄存器带有缓冲器，它能够在工作时被改变。

---

计数器模式

1、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开始计数并且产生一个计数器溢出事件。每次计数器溢出时可以产生更新事件，在TIMx_EGR寄存器中(通过软件方式或者使用从模式控制器)设置UG位也同样可以产生一个更新事件。

设置TIMx_CR1寄存器中的UDIS位，可以禁止更新事件；
这样可以避免在向预装载寄存器中写入新值时更新影子寄存器。
在UDIS位被清’0’之前，将不产生更新事件。但是在应该产生更新事件时，计数器仍会被清’0’，同时预分频器的计数也被请0(但预分频系数不变)。

当发生一个更新事件时：
硬件同时设置更新标志位（TIMx_SR寄存器中UIF位）
预分频器的缓冲区被置入预装载寄存器的值。
自动装载影子寄存器被重新置入预装载寄存器的值(TIMx_ARR)。

2、向下计数模式
在向下模式中，计数器从自动加载值(TIMx_ARR计数器的内容)开始向下计数，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。每次计数器溢出时可以产生更新事件，在TIMx_EGR寄存制器)设置UG位，也同样可以产生一个更新事件。

设置TIMx_CR1寄存器的UDIS位可以禁止UEV事件时更新影子寄存器。
因此UDIS位被清为’0’之前不会产生更新事件。
然而，计数器仍会从当前自动加载值重新开始计数，同时预分频器的计数器重新从0开始(但预分频系数不变)。

当发生一个更新事件时：
硬件同时设置更新标志位（TIMx_SR寄存器中UIF位）
预分频器的缓存器被置入预装载寄存器的值。
当前的自动加载寄存器被更新为预装载值(TIMx_ARR寄存器中的内容)。数器重载入之前被更新，因此下一个周期将是预期的值。

3、中央对齐模式（向上/向下计数）
在中央对齐模式，计数器从0开始计数到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器)-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下溢事件；然后再从0开始重新计数。

计数器时钟可选择时钟源

内部时钟(CK_INT)
外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)
外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)
内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

PWM输入模式

两个ICx信号被映射至同一个TIx输入。这两个ICx信号为边沿有效，但是极性相反。其中一个TIxFP信号被作为触发输入信号，而从模式控制器被配置成复位模式。

例如，你需要测量输入到TI1上的PWM信号的长度(TIMx_CCR1寄存器)和占空比(TIMx_CCR2寄存器)，具体步骤如下(取决于CK_INT的频率和预分频器的值)

• 选择TIMx_CCR1的有效输入：置TIMx_CCMR1寄存器的CC1S=01(选择TI1)。
• 选择TI1FP1的有效极性(用来捕获数据到TIMx_CCR1中和清除计数器)：置CC1P=0(上升沿有效)。
• 选择TIMx_CCR2的有效输入：置TIMx_CCMR1寄存器的CC2S=10(选择TI1)。
• 选择TI1FP2的有效极性(捕获数据到TIMx_CCR2)：置CC2P=1(下降沿有效)。
• 选择有效的触发输入信号：置TIMx_SMCR寄存器中的TS=101(选择TI1FP1)。
• 配置从模式控制器为复位模式：置TIMx_SMCR中的SMS=100。
• 使能捕获：置TIMx_CCER寄存器中CC1E=1且CC2E=1。
  
  由于只有TI1FP1和TI2FP2连到了从模式控制器，所以PWM输入模式只能使用TIMx_CH1/TIMx_CH2信号。