STM32: TIM定时器触发模式与时基发生器

STM 32 各种类型定时器一览表

定时器	作用
● 通用定时器	可用于输出比较（时序和延迟生成）、单脉冲模式、输入捕捉（用于测量外部信号频率）、传感器接口（编码器和霍尔传感器）等各种场合。
●高级定时器	此类定时器的功能最多。除通用功能外，它们还包含一些与电机控制数字能量转换应用相关的功能：三个带死区控制的互补信号以及紧急关断输入。
● 单通道或双通道定时器	用作通用定时器，通道数有限。
● 带互补输出的单通道或双通道定时器	与上一类型相同，只是其中一个通道上具有死区发生器。这样可得到时基与高级定时器无关的互补信号。
● 基本定时器	没有任何输入/输出，既可用作时基定时器，也可用于触发 DAC 外设。

基本定时器模式

通过查看关于TIM的文档,我们发现STM32f103基本定时器为TIM6和TIM7并且挂载在APB1上.

1. 定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK_INT，经 APB1 预分频器后分频提供，如果 APB1 预分频
   系数等于 1，则频率不变，否则频率乘以 2，库函数中 APB1 预分频的系数是 2，即 PCLK1=36M，
   所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M。

2. 计数器时钟
   定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT，用来驱动计数器计数。PSC 是一个 16 位的预
   分频器，可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。具体计算方式
   为：CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。

3. 计数器
   计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达到自动重装
   载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

4. 自动重装载寄存器
   自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到
   这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。

5. 定时时间的计算
   定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在 CK_CNT 的驱动下，计一
   个数的时间则是 CK_CLK 的倒数，等于：1/（TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于：1/（CK_CLK * ARR）。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来记录中断的次数，那么就可以计算出我们需要的定时时间等于：1/CK_CLK* (ARR+1)*time。

TIM_TimeBaseInitTypeDef初始化结构体

typedef struct { 
 uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器
 uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式
 uint32_t TIM_Period; // 定时器周期
 uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频
 uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
 } TIM_TimeBaseInitTypeDef;

(1) TIM_Prescaler：定时器预分频器设置，时钟源经该预分频器才是定时器时钟，它设定TIMx_PSC
寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535，实现 1 至 65536 分频。
(2) TIM_CounterMode：定时器计数方式，可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。
基本定时器只能是向上计数，即 TIMx_CNT 只能从 0 开始递增，并且无需初始化。
(3) TIM_Period：定时器周期，实际就是设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄
存器。可设置范围为 0 至 65535。
(4) TIM_ClockDivision：时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分
频比，基本定时器没有此功能，不用设置。
(5) TIM_RepetitionCounter：重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容
易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。

时钟输入源

定时器可同时与多个时钟同步：

内部时钟 :
默认情况下，定时器由 RCC 提供的内部时钟驱动。要选择该时钟源，应该将 SMCR_SMS
（如果存在）位复位。

外部时钟

外部时钟模式 1（TI1 或 TI2 引脚）
外部时钟模式 2（ETR 引脚）
内部触发时钟 (ITRx)

外部时钟将施加到定时器的输入引脚 TI1 或 TI2 上

当外部时钟将施加到定时器的输入引脚 TI1 或 TI2 上,配置定时器将 TIx 引脚用作输入：

a) 通过对 TIMx_CCMR1 寄存器中的 CCxS 位执行写操作，选择要使用的引脚。
b) 选择输入的极性：
对于 STM32F10x 系列：通过对 TIMx_CCER 寄存器中的 CCxP 位执行写操作，选择上升沿触发或下降沿触发；选择上升/下降沿触发，或者边沿触发。
c) 根据需要，通过对 TIMx_CCMR1 寄存器中的 ICxF[3:0] 位执行写操作配置滤波器和预分频器：
通过对 TIMx_SMCR 寄存器的 TS 位执行写操作，将定时器 TIx 选为触发输入源。
通过对 TIMx_SMCR 寄存器写入 SMS=111 选择外部时钟模式 1。
通过将TIMx_CCER 寄存器中的 CCEx 位置 1 使能相应的通道。

2. 通过对 TIMx_SMCR 寄存器中的 TS 位执行写操作，将定时器 TIx 选为触发输入源。
3. 通过对 TIMx_SMCR 寄存器写入 SMS=111 选择外部时钟模式 1。

外部时钟模式 2（ETR 引脚）

外部时钟模式 2 将 ETR 引脚用作定时器输入时钟。要使用该功能：

1. 通过对 TIMx_SMCR 寄存器写入 ECE = 1 选择外部时钟模式 2。
2. 根据需要，通过对 TIMx_SMCR 寄存器中的 ETPS [1:0]、ETF [3:0] 和 ETP 位执行写操
   作配置预分频器、滤波器和极性。

内部触发时钟 (ITRx)

这是一个特殊的定时器同步模式。当将一个定时器用作另一个定时器的预分频器时，第一个
定时器的更新事件或输出比较信号将用作第二个定时器的时钟。

时基发生器

TIM可用作时基发生器。根据时钟、预分频器和自动重载、以及重复计数器（如果存在）的参数，16 位定时器可生成 1 纳秒到数分钟的更新事件。对于 32 位定时器，时间范围则更大。

更新事件周期

更新事件周期按如下公式计算：

Update_event = TIM_CLK/((PSC + 1)(ARR + 1)(RCR + 1))

TIM_CLK = 定时器时钟输入
PSC = 16 位预分频器寄存器(Prepare separate frequency control register)
ARR = 16/32 位自动重载寄存器 (Auto reload register)
RCR = 16 位重复计数器(Repeat count register)

TIM_CLK = 72 MHz
预分频比 = 1
自动重载值 = 65535
无重复计数器 RCR = 0
Update_event = 72*106/((1 + 1)*(65535 + 1)*(1))
Update_event = 549.3 Hz

外部时钟模式

外部时钟模式 2
在此模式下，更新事件周期按如下公式计算：

Update_event = ETR_CLK/((ETR_PSC)(PSC + 1)(ARR + 1)*(RCR + 1))

其中：ETR_CLK = 连接到 ETR 引脚的外部时钟频率。
ETR_CLK = 100 kHz
预分频比 = 1
ETR_PSC = 2
自动重载值 = 255
重复计数器 = 2
Update_event= 100103/((2 + 1) (1+ 1)((255 + 1)(2 + 1))
Update_event = 21.7 Hz

外部时钟模式 1
在此模式下，更新事件周期按如下公式计算：

Update_event = TIx_CLK/((PSC + 1)(ARR + 1)(RCR +1))

其中：TIx_CLK = 连接到 TI1 引脚或 TI2 引脚的外部时钟频率。
TIx_CLK = 50 kHz
预分频比 = 1
自动重载值 = 255
重复计数器 = 2
Update_event = 50 000/((1+ 1)((255 + 1)(2 + 1))
Update_event = 32.55 Hz

内部触发时钟 (ITRx) 模式 1

在此模式下，更新事件周期按如下公式计算：

Update_event = ITRx_CLK/((PSC + 1)(ARR + 1)(RCR + 1))

其中 ITRx_CLK = 映射到定时器触发输入 (TRGI) 的内部触发频率
ITRx_CLK = 8 kHz
预分频比 = 1
自动重载值 = 255
重复计数器 = 1
Update_event = 8000/((1+ 1)((255 + 1)(1 + 1))
Update_event = 7.8 Hz

根据计数器模式的不同，更新事件通常在以下情况产生：
● 每次上溢（如果使用递增计数模式）：TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位复位
● 每次下溢（如果使用递减计数模式）：TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位置 1
● 每次上溢和下溢（如果使用中心对齐模式）：CMS 位不为零。

生成更新事件：

● 通过软件生成更新事件（如果 TIM_EGR 寄存器中的 UG（更新生成）位置 1）。
● 通过从模式控制器生成更新事件
因为缓冲的寄存器（ARR、PSC 和 CCRx）需要一个装载预装载值的更新事件，因此将
URS（更新请求源）置 1 可避免每次装载这些值时触发更新标志位。这样，只有当计数器发
生上溢/下溢时才会生成更新事件。
此外，可以通过将 CR1 寄存器中的 UDIS（更新禁止）位置 1 以禁止更新事件。这样，便不
会生成更新事件，而各影子寄存器（ARR、PSC 和 CCRx）的值会保持不变。但如果将 UG
位置 1，或者从从模式控制器接收到硬件复位，则会重新初始化计数器和预分频器。
当 DIER 寄存器中的 UIE 位或/和 UDE 位置 1 时，会产生中断或/和 DMA 请求。