STM32定时器入门

STM32定时器（TIM）入门

1.定时器的本质

定时器其实就是计数器，时基单元是定时器的主要组成部分。
时基单元由：

• PSC预分频器（可以对计数器的时钟进行分频）
• CNT计数器
• 自动重装载寄存器（ARR）（计数的目标值）

三部分组成。这三个寄存器各占16bit的大小，所以PSC分频器、自动重装载和CNT计数器的数值范围均为（0~65535），所以单个定时器可定时的最长时间约为:
（默认时钟频率为72MHZ）59.65s（65536*65536/72000000）
定时流程：
CK_PSC经PSC分频器分频后输入CNT计数器（这里以向上计数为例），每检测到一个上升沿就计一个数，直到数值与自动重装载寄存器中的值相同，计数器溢出，产生更新事件或者更新中断，完成依次定时。例如我们要记1ms，那么我们可以设置PSC预分频器的数值为72-1，自动重装载寄存器设为1000-1，那么CNT计数器完成一轮计数的时间就为 1/72000000*72*1000 = 1ms

CNT计数器可对输入的CK_CNT时钟（经PSC预分频器分频后）进行计数，计数的方式有向上计数、向下计数或者向上向下双向计数三种方式。

接下来我们讲讲定时器的两个实用功能

2.输出比较

主要用于输出PWM信号来驱动电机。

• CCR1包含了装入当前捕获/比较1寄存器的值，用于与CNT计数器进行比较。
• 我们可以通过TIMx_CCMR1中的OC1M来设置输出模式控制器的输出模式，这里选择了PWM模式1，在向上计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0），否则则为有效电平（OC1REF=1)。
• 可以通过设置TIMx_CCER寄存器中的CC1P来选择输出极性，并通过设置TIMx_CCER寄存器中的CC1E来使输出使能。

PWM基本结构如下：

接下来我们讲讲PWM的频率、占空比、分辨率是如何计算出来的

其中橙线代表自动重装载寄存器ARR，红线代表捕获/比较寄存器CCR，蓝线代表CNT。

由上图可知，当CNTCCR时，输出无效电平。分析可知，PWM的频率与计数器产生计数溢出的频率相同，Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)，PWM的占空比等于CCR的值比上ARR的值，Duty = CCR / (ARR + 1)，PWM的分辨率表示精确度（所有CCR可以取到的最大值的倒数）， Reso = 1 / (ARR + 1)

3.输入捕获

主要用于测量PWM波的频率 占空比

• 输入滤波器可以避免外部毛刺信号的误触发，抗噪声。
• 边沿检测器可以指定高电平触发或者低电平触发，当出现指定的电平时，边沿检测电路就会触发后续电路执行动作。
• 信号可以选择直接输出或者交叉连接。

比如TI1FP1可以输出给IC1也可以交叉输出给IC2。每来一个触发信号，CNT的值，就会向CCR转运一次，转运的同时会发生一个捕获事件，这个事件会在状态寄存器置标志位，同时也可以产生中断。比如我们配置上升沿触发捕获，每来一个上升沿，CNT转运到CCR一次，又因为这个CNT计数器是由内部的标准时钟驱动的，所以CNT的数值，其实就可以用来记录两个上升沿之间的时间间隔，这个时间间隔就是周期，再取倒数就是测周法测得的频率了。每次捕获之后，我们都要把CNT清零一下，这样下次上升沿再捕获的时候，取出的CNT才是两个上升沿的时间间隔，这个在一次捕获后自动将CNT清零的步骤，我们可以用主从触发模式，自动来完成。

输入滤波器，以采样频率对输入信号进行采样，当连续N个值都为高电平，输出才为高电平，当连续N个值都为低电平时，输出才为低电平，如果信号出现高频抖动，导致连续采样N个值不全都一样，那输出就不会变化，这样就可以达到滤波的效果，采样频率越低，采样个数N越大，滤波效果就越好

频率测量的方式及中界频率的计算：

3.1基本结构

测量PWM频率

频率 ：时钟频率（PSC分频后的时钟频率）/CCR1

• 我们需要读取频率的时候，只需要读取CCR1得到N，在计算fc/N，就可以了。由于ARR最大也只能装载65535个数，所以如果信号频率太低，可能导致CNT计数器溢出。
• 当我们不需要读取的时候，整个电路全自动的测量，不需要占用任何软件资源。

3.2PWMI模式

同时测量周期和占空比

1. 首先，TI1FP1配置上升沿触发，触发捕获和清零CNT，正常地捕获周期，这时我们再来一个TI1FP2，配置为下降沿触发，通过交叉通道，去触发通道2的捕获单元。

2. 最开始上升沿，CCR1捕获，同时清零CNT，之后CNT一直自增，然后，在下降沿这个时刻，触发CCR2捕获，所以这时CCR2的值，就是CNT所记录的高电平期间的计数值，CCR2捕获，并不触发CNT清零，所以CNT继续自增，知道下一次上升沿，CCR1捕获周期，CNT清零。

3. 这样执行之后，CCR1就是一整个周期的计数值，CCR2就是高电平期间的计数值，我们用CCR2/CCR1就可以得到PWM的占空比了。使用两个通道来得到频率和占空比。

3.3主从触发模式

使用硬件全自动完成CNT的清零

• 主模式可以将定时器内部的信号，映射到TRGO引脚，用于触发别的外设。

• 从模式就是接受其他外设或者自身外设的一些信号，用于控制自身定时器的运行，也就是被别的信号控制。

• 触发源选择，就是选择从模式的触发信号源的，可以认为是从模式的一部分。

  触发源选择，选择一个指定的信号，得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以在这个列表里，选择一项操作来自动执行。如果想完成让TI1FP1信号自动触发CNT清零，那么触发源选择就可以选择TI1FP1，从模式执行的操作就可以选择Reset的操作。