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STM32通用/高级定时器理论结构体是怎样的？

493 STM32

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2021-11-23 08:00:57　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答储蓄叛逆该类别下有 32 个回答。邀请回答尼克wo 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报陈敏相关推荐 • 怎样去配置STM32F1系列通用定时器的结构体呢 990 • 请问STM32通用定时器初始化结构体定义是什么 1008 • STM32通用定时器的重要知识点 1298 • STM32通用定时器的基本工作原理是什么 1467 • 怎样去计算STM32通用定时器的时钟 1179 • STM32高级定时器/基本定时器/通用定时器之间的区别是什么 2773 • STM32高级定时器/通用定时器/基本定时器的区别是什么 1123 • STM32通用定时器的重要知识点汇总 1038 • 怎样去使用STM32通用定时器的定时中断功能呢 961 • STM32通用定时器中断是什么意思 1024 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 前言上一篇说了基本定时器。本篇讲讲通用定时器。通用定时器有TIM2/3/4/5。功能就复杂多了：除了具备基本的定时外，主要用于测量脉冲的频率和脉冲的宽度以及输出PWM。这些下面的程序都会有。还具备编码器接口。每个通用定时器都是相互独立的。高级控制定时器(TIM1 和 TIM8)和通用定时器在基本定时器的基础上引入了外部引脚，可以实现输入捕获和输出比较功能。高级控制定时器比通用定时器增加了可编程死区互补输出、重复计数器、带刹车(断路)功能，这些功能都是针对工业电机控制方面。这几个功能在本书不做详细的介绍，主要介绍常用的输入捕获和输出比较功能。高级控制定时器时基单元包含一个 16 位自动重装载寄存器 ARR，一个 16 位的计数器CNT，可向上/下计数，一个 16 位可编程预分频器 PSC，预分频器时钟源有多种可选，有内部的时钟、外部时钟。还有一个 8 位的重复计数器 RCR，这样最高可实现 40 位的可编程定时。 1.通用定时器结构 1.1 时钟源有四个时钟源可选：  内部时钟源 CK_INT  外部时钟模式 1：外部输入捕获引脚 TIx（x=1,2,3,4），来自外部输入捕获引脚上的边沿信号，计数器可以在选定的输入端（引脚1：TI1FP1或TIF_ED，引脚2：TI2FP2）每个上升沿或下降沿计数。  外部时钟模式 2：外部触发输入 ETR，计数器能在外部输入ETR的每个上升沿或下降沿计数。  内部触发输入(ITRx)，来自芯片内部其他定时器的出发输入，使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器。 1.2 控制器控制器部分包括触发控制器、从模式控制器以及编码器接口。触发控制器用来针对片内外设输出触发信号，比如为其它定时器提供时钟和触发 DAC/ADC 转换。编码器接口专门针对编码器计数而设计。从模式控制器可以控制计数器复位、启动，递增/递减、计数。有关控制器部分只需熟练阅读寄存器描述即可。 1.3 时基单元时基单元功能包括四个寄存器，分别是计数器寄存器(CNT)、预分频器寄存器(PSC)、自动重载寄存器(ARR)和重复计数器寄存器(RCR)。其中重复计数器 RCR 是高级定时器独有，通用和基本定时器没有。前面三个寄存器都是 16 位有效，TIMx_RCR寄存器是 8 位有效。 1.3.1 计数器 CNT 及其计数模式计数器有三种计数模式，分别为递增计数模式、递减计数模式和递增/递减(中心对齐)计数模式。 1.递增计数这和基本定时器功能一样。如果禁用重复计数器，在计数器生成上溢事件就马上生成更新事件(UEV)；如果使能重复计数器，每生成一次上溢事件重复计数器内容就减 1，直到重复计数器内容为 0 时才会生成更新事件。 2.递减计数计数器从自动重载寄存器 ARR 值开始计数，每来一个 CK_CNT 脉冲计数器就减 1，直到计数器值为 0，然后计数器又从自动重载寄存器 ARR 值开始递减计数并生成计数器下溢事件，计数器总是如此循环计数。如果禁用重复计数器，在计数器生成下溢事件就马上生成更新事件；如果使能重复计数器，每生成一次下溢事件重复计数器内容就减 1，直到重复计数器内容为 0 时才会生成更新事件。 3.中心对齐模式下，计数器从 0 开始递增计数，直到计数值等于(ARR-1)值生成计数器上溢事件，然后从 ARR 值开始递减计数直到 1 生成计数器下溢事件。然后又从 0 开始计数，如此循环。每次发生计数器上溢和下溢事件都会生成更新事件。 1.3.2 自动重载寄存器 ARR 自动重载寄存器 ARR 用来存放与计数器 CNT 比较的值，如果两个值相等就递减重复计数器。可以通过 TIMx_CR1 寄存器的 ARPE 位控制自动重载影子寄存器功能，如果ARPE 位置 1，自动重载影子寄存器有效，只有在事件更新时才把 TIMx_ARR 值赋给影子寄存器。如果 ARPE 位为 0，则修改 TIMx_ARR 值马上有效。 1.3.3 重复计数器 RCR（高级) 在基本/通用定时器发生上/下溢事件时直接就生成更新事件，但对于高级控制定时器却不是这样，高级控制定时器在硬件结构上多出了重复计数器，在定时器发生上溢或下溢事件是递减重复计数器的值，只有当重复计数器为 0 时才会生成更新事件。在发生 N+1 个上溢或下溢事件(N 为 RCR 的值)时产生更新事件。 1.4 输入捕获输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉宽和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种。输入捕获的大概的原理就是，当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器 CNT 的值锁存到捕获寄存器 CCR 中，把前后两次捕获到的 CCR 寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。 1.4.1 输入通道需要被测量的信号从定时器的外部引脚 TIMx_CH1/2/3/4 进入，通常叫 TI1/2/3/4，在后面的捕获讲解中对于要被测量的信号我们都以 TIx 为标准叫法。 1.5 输出比较输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号，有冻结、将通道 X （x=1,2,3,4）设置为匹配时输出有效电平、将通道 X 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变为无效电平、强制变为有效电平、 PWM1 和 PWM2 这八种模式，具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0]配置。其中 PWM 模式是输出比较中的特例，使用的也最多。输出比较的输出信号最终是通过定时器的外部 IO 来输出的，分别为 CH1/2/3/4，其中前面三个通道还有互补的输出通道 CH1/2/3N。更加详细的 IO 说明还请查阅相关的数据手册。 1.6 断路功能（高级）断路功能就是电机控制的刹车功能，使能断路功能时，根据相关控制位状态修改输出信号电平。在任何情况下， OCx 和 OCxN 输出都不能同时为有效电平，这关系到电机控制常用的 H 桥电路结构原因。断路源可以是时钟故障事件，由内部复位时钟控制器中的时钟安全系统(CSS)生成，也可以是外部断路输入 IO，两者是或运算关系。系统复位启动都默认关闭断路功能，将断路和死区寄存器(TIMx_BDTR)的 BKE 为置 1，使能断路功能。可通过 TIMx_BDTR 寄存器的 BKP 位设置设置断路输入引脚的有效电平，设置为 1 时输入 BRK 为高电平有效，否则低电平有效。发送断路时，将产生以下效果：  TIMx_BDTR 寄存器中主输出模式使能(MOE)位被清零，输出处于无效、空闲或复位状态；  根据相关控制位状态控制输出通道引脚电平；当使能通道互补输出时，会根据情况自动控制输出通道电平；  将 TIMx_SR 寄存器中的 BIF 位置 1，并可产生中断和 DMA 传输请求。  如果 TIMx_BDTR 寄存器中的自动输出使能(AOE)位置 1，则 MOE 位会在发生下一个 UEV 事件时自动再次置 1。 2.输入捕获应用输入捕获一般应用在两个方面，一个方面是脉冲跳变沿时间测量，另一方面是 PWM输入测量。 2.1 测量频率当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。当出现第二次上升沿时，发生第二次捕获，计数器 CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器 CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value3 中，并清除捕获记录标志。利用 value3 和value1 的差值我们就可以算出信号的周期（频率）。 2.2 测量脉宽当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。然后把捕获边沿改变为下降沿捕获，目的是捕获后面的下降沿。当下降沿到来的时候，发生第二次捕获，计数器 CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器 CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value3 中，并清除捕获记录标志。然后把捕获边沿设置为上升沿捕获。在测量脉宽过程中需要来回的切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发生溢出，溢出的时候会产生更新中断，我们可以在中断里面对溢出进行记录处理。 2.3 PWM 输入模式测量脉宽和频率还有一个更简便的方法就是使用 PWM 输入模式，该模式是输入捕获的特例，只能使用通道 1 和通道 2，通道 3 和通道 4 使用不了。与上面那种只使用一个捕获寄存器测量脉宽和频率的方法相比， PWM 输入模式需要占用两个捕获寄存器。当使用 PWM 输入模式的时候，因为一个输入通道(TIx)会占用两个捕获通道(ICx)，所以一个定时器在使用 PWM 输入的时候最多只能使用两个输入通道(TIx)。我们以输入通道 TI1 工作在 PWM 输入模式为例来讲解下具体的工作原理，其他通道以此类推即可。 PWM 信号由输入通道 TI1 进入，因为是 PWM 输入模式的缘故，信号会被分为两路，一路是 TI1FP1，另外一路是 TI2FP2。其中一路是周期，另一路是占空比，具体哪一路信号对应周期还是占空比，得从程序上设置哪一路信号作为触发输入，作为触发输入的哪一路信号对应的就是周期，另一路就是对应占空比。作为触发输入的那一路信号还需要设置极性，是上升沿还是下降沿捕获，一旦设置好触发输入的极性，另外一路硬件就会自动配置为相反的极性捕获，无需软件配置。一句话概括就是：选定输入通道，确定触发信号，然后设置触发信号的极性即可，因为是 PWM 输入的缘故，另一路信号则由硬件配置，无需软件配置。当使用 PWM 输入模式的时候必须将从模式控制器配置为复位模式（配置寄存器SMCR 的位 SMS[2:0]来实现），即当我们启动触发信号开始进行捕获的时候，同时把计数器 CNT 复位清零。 2.4 时序图分析 PWM 输入模式 PWM 信号由输入通道 TI1 进入，配置 TI1FP1 为触发信号，上升沿捕获。当上升沿的时候 IC1 和 IC2 同时捕获，计数器 CNT 清零，到了下降沿的时候， IC2 捕获，此时计数器CNT 的值被锁存到捕获寄存器 CCR2 中，到了下一个上升沿的时候， IC1 捕获，计数器CNT 的值被锁存到捕获寄存器 CCR1 中。其中 CCR2+1 测量的是脉宽， CCR1+1 测量的是周期。这里要注意的是 CCR2 和 CCR1 的值在计算占空比和频率的时候都必须加 1，因为计数器是从 0 开始计数的。从软件上来说，用 PWM 输入模式测量脉宽和周期更容易，付出的代价是需要占用两个捕获寄存器. 3. 输出比较应用输出比较模式总共有 8 种，具体的由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0]配置。我们这里只讲解最常用的 PWM 模式，其他几种模式具体的看数据手册即可。 PWM 输出就是对外输出脉宽（即占空比）可调的方波信号，信号频率由自动重装寄存器 ARR 的值决定，占空比由比较寄存器 CCR 的值决定。 PWM 模式分为两种， PWM1 和 PWM2，总得来说是差不多，就看你怎么用而已，具体的区别见表以 PWM1 模式来讲解。以计数器 CNT 计数的方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。 PWM 信号主要都是用来控制电机，一般的电机控制用的都是边沿对齐模式， FOC 电机一般用中心对齐模式。我们这里只分析这两种模式在信号感官上（即信号波形）的区别，具体在电机控制中的区别不做讨论，到了你真正需要使用的时候就会知道了。 3.1 PWM 边沿对齐模式在递增计数模式下，计数器从 0 计数到自动重载值（ TIMx_ARR 寄存器的内容），然后重新从 0 开始计数并生成计数器上溢事件在边沿对齐模式下，计数器 CNT 只工作在一种模式，递增或者递减模式。这里我们以CNT 工作在递增模式为例，在中， ARR=8， CCR=4， CNT 从 0 开始计数，当 CNT 3.2 PWM 中心对齐模式在中心对齐模式下，计数器 CNT 是工作做递增/递减模式下。开始的时候，计数器CNT 从 0 开始计数到自动重载值减 1(ARR-1)，生成计数器上溢事件；然后从自动重载值开始向下计数到 1 并生成计数器下溢事件。之后从 0 开始重新计数。图是 PWM1 模式的中心对齐波形， ARR=8， CCR=4。第一阶段计数器 CNT 工作在递增模式下，从 0 开始计数，当 CNTCCR 时， OCxREF 为无效的低电平，当 CCR=>CNT>=1时， OCxREF 为有效的高电平。在波形图上我们把波形分为两个阶段，第一个阶段是计数器 CNT 工作在递增模式的波形，这个阶段我们又分为①和②两个阶段，第二个阶段是计数器 CNT 工作在递减模式的波形，这个阶段我们又分为③和④两个阶段。要说中心对齐模式下的波形有什么特征的话，那就是①和③阶段的时间相等，②和④阶段的时间相等。中心对齐模式又分为中心对齐模式 1/2/3 三种，具体由寄存器 CR1 位 CMS[1:0]配置。具体的区别就是比较中断中断标志位 CCxIF 在何时置 1：中心模式 1 在 CNT 递减计数的时候置 1，中心对齐模式 2 在 CNT 递增计数时置 1，中心模式 3 在 CNT 递增和递减计数时都置 1 4.定时器初始化结构体 4.1 TIM_TimeBaseInitTypeDef 在基本定时器章节中已经说过。 4.2 TIM_OCInitTypeDef 输出比较结构体 TIM_OCInitTypeDef 用于输出比较模式，与 TIM_OCxInit 函数配合使用完成指定定时器输出通道初始化配置。高级控制定时器有四个定时器通道，使用时都必须单独设置。 typedef struct { uint16_t TIM_OCMode; // 比较输出模式 uint16_t TIM_OutputState; // 比较输出使能 uint16_t TIM_OutputNState; // 比较互补输出使能 uint32_t TIM_Pulse; // 脉冲宽度 uint16_t TIM_OCPolarity; // 输出极性 uint16_t TIM_OCNPolarity; // 互补输出极性 uint16_t TIM_OCIdleState; // 空闲状态下比较输出状态 uint16_t TIM_OCNIdleState; // 空闲状态下比较互补输出状态 } TIM_OCInitTypeDef; 1.比较输出模式选择，总共有八种，常用的为 PWM1/PWM2。它设定CCMRx 寄存器 OCxM[2:0]位的值。 2.比较输出使能，决定最终的输出比较信号 OCx 是否通过外部引脚输出。它设定 TIMx_CCER 寄存器 CCxE/CCxNE 位的值。 3.TIM_OutputNState:比较互补输出使能，决定 OCx 的互补信号 OCxN 是否通过外部引脚输出。它设定 CCER 寄存器 CCxNE 位的值。 4.比较输出脉冲宽度，实际设定比较寄存器 CCR 的值，决定脉冲宽度。可设置范围为 0 至 65535 5.比较输出极性，可选 OCx 为高电平有效或低电平有效。它决定着定时器通道有效电平。它设定 CCER 寄存器的 CCxP 位的值。 6.比较互补输出极性，可选 OCxN 为高电平有效或低电平有效。它设定 TIMx_CCER 寄存器的 CCxNP 位的值。 7.空闲状态时通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在空闲状态(BDTR_MOE 位为 0)时，经过死区时间后定时器通道输出高电平或低电平。它设定CR2 寄存器的 OISx 位的值。 8.空闲状态时互补通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在空闲状态(BDTR_MOE 位为 0)时，经过死区时间后定时器互补通道输出高电平或低电平，设定值必须与 TIM_OCIdleState 相反。它设定是 CR2 寄存器的 OISxN 位的值。 4.3 TIM_ICInitTypeDef 输入捕获结构体 TIM_ICInitTypeDef 用于输入捕获模式，与 TIM_ICInit 函数配合使用完成定时器输入通道初始化配置。如果使用 PWM 输入模式需要与 TIM_PWMIConfig 函数配合使用完成定时器输入通道初始化配置。 typedef struct { uint16_t TIM_Channel; // 输入通道选择 uint16_t TIM_ICPolarity; // 输入捕获触发选择 uint16_t TIM_ICSelection; // 输入捕获选择 uint16_t TIM_ICPrescaler; // 输入捕获预分频器 uint16_t TIM_ICFilter; // 输入捕获滤波器} TIM_ICInitTypeDef; 1.捕获通道 ICx 选择，可选 TIM_Channel_1、 TIM_Channel_2、TIM_Channel_3 或 TIM_Channel_4 四个通道。它设定 CCMRx 寄存器 CCxS 位的值。 2.输入捕获边沿触发选择，可选上升沿触发、下降沿触发或边沿跳变触发。它设定 CCER 寄存器 CCxP 位和 CCxNP 位的值。 3.输入通道选择，捕获通道 ICx 的信号可来自三个输入通道，分别为TIM_ICSelection_DirectTI、 TIM_ICSelection_IndirectTI 或 TIM_ICSelection_TRC，具体的区别见图。如果是普通的输入捕获， 4 个通道都可以使用，如果是 PWM 输入则只能使用通道 1 和通道 2。它设定 CCRMx 寄存器的 CCxS[1:0]位的值。 4.输入捕获通道预分频器，可设置 1、 2、 4、 8 分频，它设定 CCMRx寄存器的 ICxPSC[1:0]位的值。如果需要捕获输入信号的每个有效边沿，则设置 1 分频即可 5.输入捕获滤波器设置，可选设置 0x0 至 0x0F。它设定 CCMRx 寄存器ICxF[3:0]位的值。一般我们不使用滤波器，即设置为 0。 4.4 TIM_BDTRInitTypeDef（高级）断路和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 用于断路和死区参数的设置，属于高级定时器专用，用于配置断路时通道输出状态，以及死区时间。它与 TIM_BDTRConfig 函数配置使用完成参数配置。这个结构体的成员只对应 BDTR 这个寄存器，有关成员的具体使用配置请参考手册 BDTR 寄存器的详细描述。 typedef struct { uint16_t TIM_OSSRState; // 运行模式下的关闭状态选择 uint16_t TIM_OSSIState; // 空闲模式下的关闭状态选择 uint16_t TIM_LOCKLevel; // 锁定配置 uint16_t TIM_DeadTime; // 死区时间 uint16_t TIM_Break; // 断路输入使能控制 uint16_t TIM_BreakPolarity; // 断路输入极性 uint16_t TIM_AutomaticOutput; // 自动输出使能} TIM_BDTRInitTypeDef; TIM_OSSRState：运行模式下的关闭状态选择，它设定 BDTR 寄存器 OSSR 位的值。 (2) TIM_OSSIState：空闲模式下的关闭状态选择，它设定 BDTR 寄存器 OSSI 位的值。 (3) TIM_LOCKLevel：锁定级别配置， BDTR 寄存器 LOCK[1:0]位的值。 (4) TIM_DeadTime：配置死区发生器，定义死区持续时间，可选设置范围为 0x0 至 0xFF。它设定 BDTR 寄存器 DTG[7:0]位的值。 (5) TIM_Break：断路输入功能选择，可选使能或禁止。它设定 BDTR 寄存器 BKE 位的值。 (6) TIM_BreakPolarity：断路输入通道 BRK 极性选择，可选高电平有效或低电平有效。它设定 BDTR 寄存器 BKP 位的值。 (7) TIM_AutomaticOutput：自动输出使能，可选使能或禁止，它设定 BDTR 寄存器 AOE 位的值。后记这一篇是我文章中篇幅最大的，介绍了通用计时器和高级计时器。下一篇我们将有很多关于这个的实验： 1.脉宽测量 2.pwm输出 3.pwm互补输出 4.pwm捕获测量频率脉宽 5.利用定时器进行电容按键检测

2021-11-23 11:26:11 评论举报蔡烁坚