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MM32F0140 学习笔记 - tiM本篇笔记主要探讨 MM32F0140 定时器模块的框图结构、定时器提供的计数定时等功能以及配置定时器的流程,并以 pokt-f0140 开发板作为实际演示平台,使用开发板上 32 位定时器 TIM2 进行 pwm 波输出实验。 TIM 功能描述 MM32F0140 TIM 最基本的功能为计数定时,此功能依靠定时器内部的预分频器 PSC 、计数器 CNT 和 自动预装载寄存器 ARR 合作完成。此外,定时器如有输入输出通道,则还能提供输入捕获、比较输出和从模式输入等功能。在此之上,对于拥有额外刹车输入通道的高级定时器而言,还可提供刹车和死区设置。 TIM 框图 下图1 为 MM32F0140 高级定时器的结构框图,各部分支持不同的功能。其中,
图1. MM32F0140 高级定时器框图 下文将详细叙述定时器的计数定时、输入捕获和比较输出这三个主要功能。 计数定时计数定时即计数器使能后,在一定计数频率下进行计数。根据设置的计数方向,计数器完成周期次计数后,定时器触发更新中断。 计数器频率计算设定时器输入频率为 clk_frq ,预分频器分频值为 psc ,则计数器频率 cnt_frq 为 计数器计数方向MM32F0140 定时器中 TIM14、TIM16 和 TIM17 仅提供向上计数。其余定时器可以提供以下三种可选计数方向:
图2 定时器向上计数 如图2 所示,定时器输入时钟即分频器时钟 CK_PSC,预分频器 PSC 值为 1 ,即定时器频率为 CK_PSC 的二分频频率。定时器自动装载值 ARR 为 5,从图中可见计数器 CNT 达到 5 时,产生一个更新事件 UEV。 定时器周期长度ARR 自动预装载寄存器的值为定时器周期长度,决定定时器计数多少次后产生一个更新事件。 比较输出如图3 所示,定时器比较输出功能通过计数器、通道 x 的捕获/比较寄存器 CCRx 以及输出控制电路实现。定时器将计数器和捕获/比较寄存器 CCRx 值实时比较,当二值相等时会改变通道 x 的参考输出电压 REF,参考输出电压 REF 和输出控制电路共同决定通道 x 的实际电压值。 C:UsersMindMotiomDesktopMM32F0140学习笔记MM32F0140学习笔记-定时器TIMimg图3.MM32F0140%20输出比较框图.png
图3 MM32F0140 定时器输出通道1示意图 比较输出匹配值输出通道x 对应的 CCRx 寄存器值为比较输出匹配值,定时器将在计数器值和通道 x 的匹配值相等时,根据比较输出模式,改变通道 x 的参考输出电压REF。 比较输出模式选择MM32 F0140 的 TIM 模块一共有 7 种比较输出模式:
表1 CCER[CCxP]值对实际输出电压的影响 CCER[CCxP]参考输出电压 REFx实际输出电压 OCx 0高电平高电平 0低电平低电平 1高电平低电平 1低电平高电平如下图 4 所示,通道1的比较值为1,当计数器值小于1时,通道1的比较输出电压 OC1REF 为高;当计数器值等于1时,通道1 的比较输出电压 OC1REF 拉低,产生一个下降沿。OC1REF 将一直保持为低,直到定时器更新事件发生,计数器从 0 开始计数时,OC1REF 又被拉高。 图4 递增计数下PWM模式1时输出通道参考电压 输入捕获如图5 所示,输入通道 x 的输入信号 TIx 经过滤波器、边沿检测、分频以后被定时器捕获,定时器将输入捕获时刻的计数器值写入相应通道的捕获/比较寄存器 CCRx 中。 C:UsersMindMotiomDesktopMM32F0140学习笔记MM32F0140学习笔记-定时器TIMimg图5.MM32F0140%20输入捕获框图.png
图5 MM32F0140输入捕获框图 计数定时配置时基配置配置定时器工作模式配置 CR1[OPM] 位可以设置定时器工作模式,其中值为 0 表示定时器将循环计时,值为 1 表示计时 1 次后就停止计数器。 配置是否预装载配置 CR1[ARPE] 位可以配置定时器自动预装载寄存器 ARR 的实际更新方式,值为1则用户写入 ARR 寄存器的值会在下一次计数器更新时起效,否则立刻生效。 配置计数模式配置 CR1[DIR] 位和 CR1[CMS] 位可以配置计数器计数模式。如果选择单向计数,CR1[CMS]需配置为 0,此时CR1[DIR] 配置为 0 时,向上计数,配置为 1 时向下计数。如果选择先向上计数再向下计数,则需要配置 CR1[CMS],CR1[DIR] 值保持为 0。 配置预分频值由上述计数器频率计算小结可知,如果需要定时器频率为 cnt_frq, 定时器输入源频率为 clk_frq,定时器的预分频值 psc 应为 −1 计算出的 psc 值写入 PSC 寄存器。 配置自动预装载寄存器 ARR自动预装载寄存器 ARR 的值决定定时器周期计数次数。假如定时器向上计数,则计数器从 0 递增到 ARR 值,即 ARR 寄存器值为 arrv,则实际计数器一个周期内会做arrv+1 次计数,所以ARR 寄存器值应为需要的周期计数值减一。将此值写入 ARR 寄存器。 使能计数器完成上述配置后,将 CR1[CEN] 置为 1 即可启动计数器计数。当不需要计数时,将此位设置为 0。 比较输出配置配置通道输出模式配置 CCMRy[CCxS] 位为 0,可以将通道 x 配置为输出模式。 配置是否预装载匹配值配置 CCMRy[OCxPE] 位可以设置通道 x 的比较输出匹配值生效方式,为 0 则一旦写入立刻生效,否则匹配值将在下一次更新事件后生效。 配置比较输出模式配置 CCMRy[OCxM] 字段可以选择不同的比较输出模式,具体字段值和比较输出模式间关系可见表3。 表3 CCMRy[OCxM] 与 比较输出模式间对应关系 CCMRy[OCxM]比较输出模式 0比较情况对参考输出电压无影响。 1匹配时,参考输出电压为高。 2匹配时,参考输出电压为低。 3匹配时,翻转参考输出电压。 4参考输出电压总为低。 5参考输出电压总为高。 6输出PWM波时,匹配时产生下降沿。 7输出PWM波时,匹配时产生上升沿。配置有效输出电压配置 CCER[CCxP] 位,可以设置通道 x 的有效输出电压。值为0,则参考电压的高电平为有效电平;值为1,则参考电压的低电平为有效电平。 使能通道输出配置 CCER[CCxE] 位为1,使能通道输出功能;配置为 0,则关闭通道输出功能。 输入捕获配置配置通道输入模式配置 CCMRy[CCxS] 位为1,可将通道 x 配置为输入模式。 配置输入信号边沿选择配置 CCER[CCxP] 和 CCER[CCxNP] 位,可以配置输入信号的有效边沿选择,具体对应关系如表4。 表4 输入模式下,CCER[CCxP]和CCER[CCxNP] 对于输入边沿影响 CCER[CCxP]CCER[CCxNP]有效边沿 00上升沿有效 10下降沿有效 11双边沿有效配置采样和滤波配置 CCMRy[ICxF] 字段,设置通道 x 的输入捕获滤波器。 配置预分频器配置 CCMRy[IC1PSC] 字段,设置通道 x 输入信号的预分频值。 使能通道输入配置 CCER[CCxE] 位为 1,使能通道输入捕获功能;配置为 0,则关闭通道输入捕获功能。 样例 pokt-f0140 开发板 定时器实现TIM2通道1输出pwm波在 SDK 中已有支持的 pokt-f0140 开发板上,在 tim_32b_0 样例工程中,通过 tim_32b_output_compare_pwm 可以使用定时器 TIM2 的通道 1 输出 pwm 波。 时钟初始化TIM2 在 APB2 总线上,需要使能时钟。TIM2 的通道 1 复用 PA0 引脚,需要使能 GPIOA 时钟。 /* Enable TIM. */ RCC_EnableAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_TIM2, true); RCC_ResetAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_TIM2); /* Enable GPIOA for TIM2_CH1. */ RCC_EnableAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOA, true); RCC_ResetAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOA); 初始化输出引脚GPIO_Init_Type gpio_init; gpio_init.Pins = GPIO_PIN_0; gpio_init.PinMode = GPIO_PinMode_AF_PushPull; gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init); GPIO_PinAFConf(GPIOA, gpio_init.Pins, GPIO_AF_2);/* 根据data sheet, 配置复用模式2。 */ 定时器时基配置TIM_32B_Init_Type tim_init; tim_init.ClockFreqHz = BOARD_TIM_32B_FREQ;/* 因为 TIM_32B 在APB2总线上,所以BOARD_TIM_32B_FREQ的值实际为APB2总线时钟频率。*/ tim_init.StepFreqHz = APP_TIM_UPDATE_PERIOD; /* 定时器周期时长为定时器周期长度Period加1后除定时器频率StepFreqHz。*/ tim_init.Period = APP_TIM_UPDATE_PERIOD - 1u; /* 所以可得值为1,也即定时器周期时长为1s。 */ tim_init.EnablePreloadPeriod = false; /* 不采用预装载,修改ARR寄存器将立即生效。 */ tim_init.PeriodMode = TIM_32B_PeriodMode_Continuous;/* 循环计时。 */ tim_init.CountMode = TIM_32B_CountMode_Increase; /* 递增计数。 */ TIM_32B_Init(BOARD_TIM_32B_PORT, &tim_init); 配置输出通道TIM_32B_OutputCompareConf_Type tim_outcomp_conf; tim_outcomp_conf.ChannelValue = 0u;/* Compare value initialize with 0. */ tim_outcomp_conf.EnableFastOutput = false; /* Disable fast output. */ tim_outcomp_conf.EnablePreLoadChannelValue = false; /* Disable preload, put data immediately. */ tim_outcomp_conf.RefOutMode = TIM_32B_OutputCompareRefOut_FallingEdgeOnMatch;/*Generate a falling edge when matched.*/ tim_outcomp_conf.ClearRefOutOnExtTrigger = false; /* Ext signal won't clear output. */ tim_outcomp_conf.PinPolarity = TIM_32B_PinPolarity_Rising;/* High polarity is valid. */ TIM_32B_EnableOutputCompare(BOARD_TIM_32B_PORT, BOARD_TIM_32B_CHANNEL, &tim_outcomp_conf); 使能计数器TIM_32B_Start(BOARD_TIM_32B_PORT); main 函数main 函数将轮询键入,并按设定的占空比数组循环输出不同的 PWM 波。 int main(void) { BOARD_Init(); printf(" tim_32b_output_compare_pwm. "); /* Setup the timer. */ app_tim_32b_init(); printf("press any key to change the pwm ... "); while (1) { for (uint32_t i = 0; i < APP_TIM_32B_PWM_NUM; i++) { getchar(); TIM_32B_PutChannelValue(BOARD_TIM_32B_PORT, BOARD_TIM_32B_CHANNEL, app_tim_32_pwm_val);/* Change duty cycle. */ printf("PWM value: %u ", (unsigned)app_tim_32_pwm_val); } } } 实验结果将 TIM2 通道1 所在引脚用杜邦线与小灯泡引脚相连,可以实现呼吸灯的效果。因为每次键入,都会改变 pwm 波的占空比,所以小灯泡的亮度在不断改变: |
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