STM32
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怎样去使用STM32通用定时器的定时中断功能呢

STM32的通用定时器是什么?
STM32的通用定时器有何功能?
怎样去使用STM32通用定时器的定时中断功能呢?

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傅筹更

2021-11-17 11:36:14
STM32定时器

[tr]定时器种类位数计数器模式产生DMA请求捕获**/**比较通道互补输出特殊应用场景[/tr]
高级定时器(TIM1,TIM8)16向上,向下,向上/下可以4带死区控制盒紧急刹车,可应用于PWM电机控制
通用定时器(TIM2~TIM5)16向上,向下,向上/下可以4通用。定时计数,PWM输出,输入捕获,输出比较
基本定时器(TIM6,TIM7)16向上,向下,向上/下可以0主要应用于驱动DAC
STM32 的通用定时器是一个通过可编程预分频器(PSC)驱动的 16 位自动装载计数器(CNT)构成。。STM32 的通用定时器可以被用于:测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波 形(输出比较和 PWM)等。 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器,脉冲长度和波形 周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的,没有互相 共享的任何资源。
STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括:
1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器(TIMx_CNT)。
2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC),计数器时钟频率的分频系数为 1~65535 之间的任意数值。
3)4 个独立通道(TIMx_CH1~4),这些通道可以用来作为:
A.输入捕获
B.输出比较
C.PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
D.单脉冲模式输出
4)可使用外部信号(TIMx_ETR)控制定时器和定时器互连(可以用 1 个定时器控制另外一个定时器)的同步威廉希尔官方网站 。
5)如下事件发生时产生中断/DMA:
A.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)
B.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)
C.输入捕获
D.输出比较
E.支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器威廉希尔官方网站
F.触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
基本的定时中断功能
基本的定时中断功能要用到下面这些寄存器:
首先是控制寄存器(TIMx_CR1):只用到最低位,计数器使能,该位必须置1
DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER):它的最低位控制中断使能。
预分频寄存器(TIMx_PSC):该寄存器用来设置对时钟进行分频,然后提供给计数器,作为计数器的时钟。
定时器的四个时钟来源:
1)内部时钟(CK_INT)
2)外部时钟模式 1:外部输入脚(TIx)
3)外部时钟模式 2:外部触发输入(ETR)
4)内部触发输入(ITRx):使用 A 定时器作为 B 定时器的预分频器(A 为 B 提供时钟)。计数器的时钟频率CK_INT等于Fck_psc/(PSC[15:0]+1)。这里的 CK_INT时钟是从 APB1 倍频的来的,STM32 中除非 APB1 的时钟分频数设置为 1,否则通用定时器 TIMx的时钟是APB1 时钟的 2 倍,当 APB1 的时钟不分频的时候,通用定时器 TIMx 的时钟就等于APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是APB1,而是来自 APB2 的。
寄存器(TIMx_CNT ):储存了当前定时器的计数值。
自动重装载寄存器(TIMx_ARR):实际上有两个寄存器,一个可以直接操作,另一个不能直接操作称为影子寄存器,当根TIMx_CR1 寄存器中 APRE 位的设置:APRE=0 时,预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器,此时 2者是连通的;而 APRE=1 时,在每一次更新事件(UEV)时,才把预装在寄存器的内容传送到影子寄存器。//从这里可以看出我们可以觉得是否随时更改预装载寄存器的值。
状态寄存器(TIMx_SR):有11个有效位,具体的作用看库函数定义;
计算中断时间:
APB1在系统初始化的时候为2分频,所以定时器的时钟是它的两倍72MHz,计算公式:
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tcl
Tclk:TIM3 的输入时钟频率(单位为 Mhz)。
Tout:TIM3 溢出时间(单位为 us)。
arr:重装载值
psc为预分频系数
定时中断步骤:
1)TIM3 时钟使能。
TIM3 是挂载在 APB1 之下,所以我们通过 APB1 总线下的时钟使能函数来使能 TIM3。调 用的函数是: RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
2)初始化定时器参数,设置自动重装值,分频系数,计数方式等。
在库函数中,定时器的初始化参数是通过初始化函数 voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDefTIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct); 实现的。
typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler; //分频系数
uint16_t TIM_CounterMode; //计数方式 向上、向下、中央对齐
uint16_t TIM_Period; //自动重载计数周期值
uint16_t TIM_ClockDivision; //时钟分频因子
uint8_t TIM_RepetitionCounter;  //高级定时器才能用到
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

3)设置 TIM3_DIER 允许更新中断。 用函数void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState); 来实现。第二个入口参数指定定时器中断的类型。
4)TIM3 中断优先级设置。 设置NVIC
5)允许 TIM3 工作,也就是使能 TIM3。 使用void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState) ;
6)编写中断服务函数。 (void TIMx_IRQHandler(void) )
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //①时钟 TIM3 使能

//定时器 TIM3 初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIM3
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //③允许更新中断
//中断优先级 NVIC 设置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级 0 级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级 3 级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //④初始化 NVIC 寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //⑤使能 TIM3
}
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3 中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查 TIM3 更新中断发生与否
{
  TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除 TIM3 更新中断标志
  LED1=!LED1;
}
}

PWM(脉冲宽度调制)
STM32 的定时器除了 TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定 时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4 路的 PWM 输出,这样,STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出。
产生PWM需要的寄存器除了上面的几个还需要:
捕获/比较模式寄存(TIMx_CCMR1/2):这个寄存器总共有2个,TIMx _CCMR1
和 TIMx _CCMR2分别控制CH1,2和CH3,4。CCMR1/2的OC1M[2:0]位:用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】。模式为110时计数器在向上计数时TMx_CNT
捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER):CCER:CC1P位:输入/捕获1输出极性。0:高电平有效,1:低电平有效。
CCER:CC1E位:输入/捕获1输出使能。0:关闭,1:打开。
捕获/比较寄存器(TIMx_CCR1~4):输出模式下,该寄存器的值与 CNT 的值比较,根据比较结果产生相应动作(根据前面两个寄存器的设置输出对应电平)。利用这点,
我们通过修改这个寄存器的值,就可以控制 PWM 的输出脉宽了。
如果是高级定时器还需要配置刹车和死区寄存器(TIMx_BDTR):关注最高位:MOE 位,想要正常输出必须把该位置1.
输出PWM
1)开启 TIM1 时钟,配置 PA8 为复用输出。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
2)设置 TIM1 的 ARR 和 PSC。
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 TIMx 的。
这些上面都有,不过需要注意的是TIM_ClockDivision这个参数,表示时钟分割用于滤波器的滤波,可除去高频干扰信号,本质上是控制输入采样的频率,设置的值越大采样频率就越小。
3)设置 TIM1_CH1 的 PWM 模式及通道方向, 使能 TIM1 的 CH1 输出。
typedef struct
{
uint16_t TIM_OCMode; //设置模式
uint16_t TIM_OutputState; //比较输出使能
uint16_t TIM_OutputNState;
uint16_t TIM_Pulse;
uint16_t TIM_OCPolarity; //设置极性
uint16_t TIM_OCNPolarity;
uint16_t TIM_OCIdleState;
uint16_t TIM_OCNIdleState;
} TIM_OCInitTypeDef

4)使能 TIM1:TIMCmd(TIM1, ENABLE); //使能 TI
5)设置 MOE 输出,使能 PWM 输出。//高级定时器需要
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);// MOE 主输出使能
6)修改 TIM1_CCR1 来控制占空比。
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
初始化实例:
void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// ①使能 tim1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
//①使能 GPIO 外设时钟使能

//设置该引脚为复用输出功能,输出 TIM1 CH1 的 PWM 脉冲波形
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM_CH1
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 80K
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;
//设置用来作为 TIMx 时钟频率除数的预分频值 不分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIMx
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //脉宽调制模式 2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //③初始化外设 TIMx
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //⑤MOE 主输出使能
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //CH1 预装载使能
TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //④使能 TIM1
}   
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