STM32通用定时器

本文实践：实现通过TIM14_CH1输出PWM，外部显示为呼吸灯。 

通用定时器简介

拥有TIM2~TIM5、TIM9~TIM14 一共10个定时器，具有4路独立通道，可用于输入捕获、输出比
较，同时包含了基本定时去的所有功能。

通用定时器的结构框图

主从模式触发

触发信号

概念：可以理解为某器件在接收到某个信号后，此信号可以触发本器件的一些功能。
在STM32中触发信号分为两大类：TRGI 和 TRGO，即触发输入信号和触发输出信号。
TRGO：定时器输出给其它定时器或外设的信号。可以理解为主模式触发信号。
TRGI ： 可以理解为从外部引入到定时器中的信号。可以理解为从模式触发信号。 

触发输入信号

第⼀类：TI1F_ED/TI1FP1/TI2FP2,来自输⼊通道1或通道2的触发信号，连接到从模式控制器，从而控制计数器的工作。
第⼆类：来自外部触发脚[ETR]的信号经过处理后，连接到从模式控制器。
第三类：来自其他定时器的触发信号，通过内部线路连接到从模式控制器

从模式控制器

复位模式：当有效触发信号出现时，将会复位计数器，并产生更新事件。向上计数的将会复位到0，向下计数的将会复位到ARR的值。

门控模式：定时器根据触发输⼊信号的电平来启动或停止计数器的计数。

触发模式：当有效触发输⼊信号出现时，会将本来处于未使能状态的计数器使能激活，让计数器开始计数

外部时钟模式1： 由所选触发信号 (TRGI) 的上升沿提供计数器时钟。

小结：

（1）不论来自本定时器外部的哪⼀类触发输入信号，它们有个共同特点，就是都要经过触发
输入选择器而连接到从模式控制器，从而使得计数器的工作受到从模式控制器的控制或影响。（2）从模式控制器可以对定时器作如下操控：对计数器复位、启动或停止计数动作、使能计数器、通过触发信号为计数器提供时钟源。

触发输出信号

触发输出信号是定时器自身产生的，它的产生途径如下：

1.定时器更新事件
2.定时器的输入捕获和输出比较事件
3.复位
4.使能
5.更新： 选择更新事件作为触发输出 (TRGO)。例如，主定时器可用作从定时器的预分频器。

时钟源选择

内部时钟（CK_INT）:类似于基本定时器时钟。
外部时钟模式1：TIx
外部时钟模式2：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。

外部时钟模式1

外部时钟源信号 （来自于芯片外部）---> IO口 --->TIMx_CH1 /TIMx_CH2（外部模式1时钟源信号只能从CH1和 CH2输入定时器）

外部时钟模式2

外部时钟源信号 --->IO口 --->TIMx_ETR

内部输入触发

内部触发输⼊是使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，即实现定时器的级联。

如图示例：

 输出比较

捕获/比较寄存器

捕获比较寄存器也存在影子寄存器。当有上升沿到来时，IC1PS信号就会触发输入捕获事件发生器。计数器的值就会被锁存到捕获/比较影子寄存器里。 当 CCR1 寄存器没有被进行读操作的时候，捕获/比较影子寄存器里的值就会锁存到 CCR1 寄存。

输出模式选择寄存器

结构框图

工作原理

PWM模式1: 

向上计数：CNT

向下计数：CNT>CCR时，REF置无效电平，CNT≤CCR时，REF置有效电平

PWM模式2：

向上计数：CNT

向下计数：CNT>CCR时，REF置有效电平，CNT≤CCR时，REF置无效电平

示例如图（PWM模式1）：

PWM简介

PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制。控制⼀个周期中高低电平的比重。我们将高电平
占整个周期的比重称为占空比。脉冲宽度调制说到底就是调节占空比。

以上图中的PWM模式1举例：

当CNT值小于CCR时，IO输出高电平。当CNT值大于CCR时，IO输出低电平。当CNT和ARR的
值相等时，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。
那么，改变CCR的值就可以改变PWM输出的占空比，改变ARR的值，就可以改变PWM的输出
频率。
PWM频率：Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
PWM占空比：Duty = CCR/(ARR + 1)

开发步骤

第⼀步：查看原理图，找到TIM14的输出通道复用在哪个IO引脚上

第⼆步：开启时钟
TIM14的时钟 和 GPIOF的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE); //开启定时器的时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);//开启GPIOF的时钟

第三步：配置GPIOF
将GPIOF的Pin_9复⽤为TIM14的输出通道

第四步：初始化TIM14的时基单元，设置预分频值和重装值
TIM_TiMmeBaseInit();

第五步：使能ARR 和 CCR
TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable); //使能比较/捕获预装载寄存器 CCR1
TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE); //ARR 使能

第六步：使能TIM
TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);

第七步：实现PWM控制函数
通过TIM_SetCompare1();函数来改变RCC的值，达到调节PWM的效果。

代码如下：

#include "stm32f4xx.h"  // Device header

int main(void)
{
   /*开启定时器的时钟*/
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE); 
   /*开启GPIOF的时钟*/
   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
	
   /*初始化GPIO结构体*/
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
   GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
   GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed;
   GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct); 
   GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //IO14口的复用
	
   /*初始化时基单元*/
   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeInitStruct;
   TIM_TimeInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//时钟分割 输入捕获需要用到的
   TIM_TimeInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
   TIM_TimeInitStruct.TIM_Period = 899;
   TIM_TimeInitStruct.TIM_Prescaler = 8399;
   TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeInitStruct);
   
   /*初始化输出比较配置*/
   TIM_OCInitTypeDef TIM_OC1InitStruct;
   TIM_OC1InitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
   TIM_OC1InitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
   TIM_OC1InitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高 REF有效时输出高电平
   TIM_OC1Init(TIM14,&TIM_OC1InitStruct);
	
   /*使能比较/捕获预装载寄存器CCR1*/
   TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);
   /*ARR 使能*/
   TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);
   /*定时器使能*/
   TIM_Cmd(TIM14,ENABLE); 

   uint8_t i;
   while (1)
   {
     for(i=0; i <= 200; i++)
     {
       TIM_SetCompare1(TIM14,i);
     }

     for(i=0; i<= 200; i++)
     {
       TIM_SetCompare1(TIM14,200-i);
     }
   }

}