STM32定时器基本知识

STM32定时器

PWM模式

#include "stm32f4xx.h"

void GPIO_Configuration(void);
void TIM3_Configuration(void);

int main(void)
{
    GPIO_Configuration();
    TIM3_Configuration();
    
    while (1)
    {
        // 在这里可以根据需要调整电机的运动状态
    }
}

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能GPIOB时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

    // 配置PB4引脚为复用功能，用于TIM3的通道1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // 复用功能
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; // 上拉
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; // 100MHz
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    // 配置PB4引脚为TIM3的通道1
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_TIM3);
}

void TIM3_Configuration(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

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

    // 配置TIM3的基本参数
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // PWM周期为1000个时钟周期
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8399; // 时钟预分频为8400，使定时器时钟为10kHz
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 配置TIM3的通道1为PWM模式1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

    // 启动TIM3的通道1
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

    // 启动TIM3
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

在上面的例子中，我们使用了STM32的定时器3和GPIOB的引脚4来控制电机的运动。

首先，我们需要在GPIO配置函数中使能GPIOB的时钟，并将PB4引脚配置为复用功能，用于TIM3的通道1。

然后，在定时器配置函数中，我们使能了TIM3的时钟，并配置了TIM3的基本参数和通道1的PWM模式。

最后，我们在主函数中可以根据需要调整电机的运动状态。

上述代码中，我们使用了STM32的定时器3的通道1来输出PWM信号。在TIM3的配置函数中，我们使用了TIM_OCMode_PWM1模式来配置通道1为PWM输出模式1。

在PWM模式1下，当计数器的值小于或等于通道的比较值时，输出为高电平；当计数器的值大于通道的比较值时，输出为低电平。通过调整比较值的大小，我们可以控制PWM信号的占空比，从而控制电机的运动状态。

在上述代码中，我们将TIM3的周期设置为999，即PWM周期为1000个时钟周期。我们将TIM3的预分频器设置为8399，使得TIM3的时钟频率为10kHz。这样，我们可以通过调整比较值（即TIM3的通道1的比较寄存器的值）来控制PWM信号的占空比。

例如，如果我们将比较值设置为500，那么PWM信号的占空比将为50%（高电平500个时钟周期，低电平500个时钟周期），电机将以一定速度运动。如果我们将比较值设置为100，那么PWM信号的占空比将为10%（高电平100个时钟周期，低电平900个时钟周期），电机将以较慢的速度运动。

在主函数中，我们可以根据需要调整比较值的大小，从而控制电机的运动状态。

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在上述代码中，电机的控制周期是通过定时器TIM3的配置来确定的。具体来说，我们将TIM3的周期设置为999，即PWM周期为1000个时钟周期。同时，我们将TIM3的预分频器设置为8399，使得TIM3的时钟频率为10kHz。因此，电机的控制周期为1000个时钟周期，即每个周期的时间为1000个时钟周期的时间。由于TIM3的时钟频率为10kHz，因此电机的控制周期为1000个时钟周期的时间，即0.1秒。

需要注意的是，电机的控制周期可以根据实际需求进行调整。在上述代码中，我们将TIM3的预分频器设置为8399，使得TIM3的时钟频率为10kHz，以便实现较高的控制精度。如果需要更快的控制周期，可以调整预分频器的值和TIM3的周期的值。

在代码中，我们将TIM3的预分频器设置为8399，使得TIM3的时钟频率为10kHz。而TIM3的周期被设置为999，即PWM周期为1000个时钟周期。因此，每个时钟周期的时间是由TIM3的时钟频率决定的，即100us（1 / 10kHz）。

由于TIM3的周期被设置为999，所以PWM信号的一个完整周期需要1000个时钟周期，即100ms（100us * 1000）。这个周期内，PWM信号的高电平时间（占空比）由比较值（TIM3的通道1的比较寄存器的值）决定。

所以，每个时钟周期的时间并不是1000个时钟周期，而是由TIM3的时钟频率决定的。在上述代码中，TIM3的时钟频率为10kHz，因此每个时钟周期的时间为100us。

编码器模式

以下是一个使用STM32的定时器4设置为编码器模式，并通过脉冲数来判断电机转动位置的示例代码：

#include "stm32f4xx.h"

#define ENCODER_PULSES_PER_REVOLUTION 1000 // 每转脉冲数
#define MOTOR_GEAR_RATIO 10 // 电机齿轮比

volatile int32_t encoder_count = 0; // 编码器计数器

void TIM4_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET) {
        // 每次定时器溢出中断发生时，更新编码器计数器
        encoder_count += (TIM4->CR1 & TIM_CR1_DIR) ? -1 : 1;
        TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
    }
}

void configure_encoder(void)
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

    TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
    TIM_SetAutoreload(TIM4, 0xFFFF);

    TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
    TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}

int32_t get_motor_position(void)
{
    int32_t pulses_per_revolution = ENCODER_PULSES_PER_REVOLUTION * MOTOR_GEAR_RATIO;
    return (encoder_count * 360) / pulses_per_revolution;
}

int main(void)
{
    configure_encoder();

    while (1) {
        int32_t position = get_motor_position();
        // 在这里使用获取到的位置进行相应的操作
    }
}

在这个示例代码中，我们首先定义了每转脉冲数和电机齿轮比，然后声明了一个全局的encoder_count变量来存储编码器脉冲计数。

在TIM4_IRQHandler中断处理函数中，我们在每次定时器溢出中断发生时更新encoder_count变量。根据定时器的方向位来判断是增加还是减少计数。

configure_encoder函数用于配置定时器4为编码器模式，设置定时器的时钟分频、计数模式和编码器接口。

get_motor_position函数用于计算电机的位置，根据编码器计数和设定的脉冲数和齿轮比来计算电机的位置。

在main函数中，我们通过调用configure_encoder函数来配置编码器，然后在一个无限循环中不断获取电机的位置并进行相应的操作。

请注意，以上代码仅为示例，具体的实现可能需要根据您的具体硬件和需求进行适当的修改。

代码中的定时器4编码器模式

以上代码是使用STM32的定时器4设置为编码器模式，并实时输出脉冲数的示例。

首先，在Encoder_Init_TIM4函数中，进行了以下设置：
1. 使能TIM4时钟和PORTB时钟。
2. 配置GPIOB的PB6和PB7引脚为浮空输入模式。
3. 初始化TIM4的预分频器和计数器自动重装值。
4. 选择时钟分频为不分频，选择计数模式为边沿对齐模式。
5. 配置输入捕获1滤波器和所有输入上升沿和下降沿都有效。
6. 设定计数器初始值。
7. 使能定时器。

然后，Read_Encoder函数用于单位时间读取编码器计数。根据传入的TIMX参数，选择相应的定时器，并返回其计数值。

在Encoder_Init_TIM4函数中，设置了定时器的计数器初始值为TIM4->CNT = 10000; 这里将计数器初始值设为一个固定值，可以根据实际需求进行调整。

然后，在Read_Encoder函数中，根据传入的TIMX参数选择相应的定时器，通过读取对应定时器的CNT寄存器，即可获取到编码器的计数值。

例如，如果传入的TIMX为4，则通过读取TIM4的CNT寄存器来获取编码器的计数值：
Encoder_TIM= (short)TIM4 -> CNT;

注意，这里使用了(short)进行类型转换，将CNT寄存器的值转换为一个有符号的短整型，以适应不同的计数范围。具体的计数范围可以根据实际的编码器和定时器配置进行调整。

(int)TIM4->CNT; 是将 TIM4 的 CNT 寄存器的值强制转换为 int 类型的数据。CNT 寄存器是定时器/计数器的计数器值寄存器，用于存储当前的计数器值。

在编码器模式下，TIM4 的 CNT 寄存器会根据编码器的脉冲输入进行自动计数。每当编码器的脉冲信号发生一个上升沿或下降沿时，CNT 寄存器的值就会相应地增加或减少。

通过读取 CNT 寄存器的值，可以获取当前的编码器计数值。在示例代码中，通过将 CNT 寄存器的值强制转换为 int 类型，可以将计数值作为整数返回。