[stm32] STM32的通用定时器TIMx系统了解

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以下是一些计数器在不同时钟频率下的操作的例子：

　　　　　　　　图15 计数器时序图，内部时钟分频因子为1 ， TIMx_ARR=0x6

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　　　　　　　　　　　　　图16 计数器时序图，内部时钟分频因子为2

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　　　　　　　　图17 计数器时序图，内部时钟分频因子为4， TIMx_ARR=0x36

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　　　　　　　　　　　　　　图18 计数器时序图，内部时钟分频因子为N

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　　　　　　　　　　图19 计数器时序图， ARPE=1 时的更新事件(计数器下溢)

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　　　　　　　　　　　图20 计数器时序图， ARPE=1 时的更新事件(计数器溢出)

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3.3 时钟选择

　　计数器时钟可由下列时钟源提供：

● 内部时钟(CK_INT)
● 外部时钟模式1 ：外部输入脚(TIx)
● 外部时钟模式2：外部触发输入(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，如可以配置一个定时器Timer1 而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

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3.3.1 内部时钟源(CK_INT)

　　如果禁止了从模式控制器(TIMx_SMCR寄存器的SMS=000)，则CEN、 DIR(TIMx_CR1 寄存器)和UG位(TIMx_EGR寄存器)是事实上的控制位，并且只能被软件修改(UG位仍被自动清除)。只
要CEN位被写成’1’，预分频器的时钟就由内部时钟CK_INT提供。

　　下图显示了控制电路和向上计数器在一般模式下，不带预分频器时的操作。

　　　　　　　　　　图21 一般模式下的控制电路，内部时钟分频因子为1

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3.3.2 外部时钟源模式1

　　当TIMx_SMCR寄存器的SMS=111 时，此模式被选中。计数器可以在选定输入端的每个上升沿或下降沿计数。

　　　　　　　　　　　　　　　　图22 TI2外部时钟连接例子

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例如，要配置向上计数器在T12输入端的上升沿计数，使用下列步骤：

1. 配置TIMx_CCMR1 寄存器CC2S=’01’，配置通道2检测TI2输入的上升沿
2. 配置TIMx_CCMR1 寄存器的IC2F[3:0]，选择输入滤波器带宽(如果不需要滤波器，保持IC2F=0000)
注：捕获预分频器不用作触发，所以不需要对它进行配置
3. 配置TIMx_CCER寄存器的CC2P=’0’，选定上升沿极性
4. 配置TIMx_SMCR寄存器的SMS=’111’，选择定时器外部时钟模式1
5. 配置TIMx_SMCR寄存器中的TS=’110’，选定TI2作为触发输入源
6. 设置TIMx_CR1 寄存器的CEN=’1’，启动计数器

当上升沿出现在TI2，计数器计数一次，且TIF标志被设置。在TI2的上升沿和计数器实际时钟之间的延时，取决于在TI2输入端的重新同步电路。

　　　　　　　　　　　　　　　　图23 外部时钟模式1 下的控制电路

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3.3.3 外部时钟源模式2

　　选定此模式的方法为：令TIMx_SMCR寄存器中的ECE=1　　
　　计数器能够在外部触发ETR的每一个上升沿或下降沿计数（下图是外部触发输入的框图）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图24 外部触发输入框图

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例如，要配置在ETR下每2个上升沿计数一次的向上计数器，使用下列步骤：
1. 本例中不需要滤波器，置TIMx_SMCR寄存器中的ETF[3:0]=0000
2. 设置预分频器，置TIMx_SMCR寄存器中的ETPS[1:0]=01
3. 设置在ETR的上升沿检测，置TIMx_SMCR寄存器中的ETP=0
4. 开启外部时钟模式2，置TIMx_SMCR寄存器中的ECE=1
5. 启动计数器，置TIMx_CR1 寄存器中的CEN=1

　　计数器在每2个ETR上升沿计数一次。
　　在ETR的上升沿和计数器实际时钟之间的延时取决于在ETRP信号端的重新同步电路。

　　　　　　　　　　　　　　　　图25 外部时钟模式2下的控制电路

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3.4 捕获/比较通道

　　每一个捕获/比较通道都是围绕着一个捕获/比较寄存器(包含影子寄存器)，包括捕获的输入部分(数字滤波、多路复用和预分频器)，和输出部分(比较器和输出控制)。（下面几张图是一个捕获/比较通道概览。）
　　输入部分对相应的TIx输入信号采样，并产生一个滤波后的信号TIxF。然后，一个带极性选择的边缘检测器产生一个信号(TIxFPx)，它可以作为从模式控制器的输入触发或者作为捕获控制。该信号通过预分频进入捕获寄存器(ICxPS)。

　　　　　　　　　　　　　　　图26 捕获/比较通道(如：通道1 输入部分)

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输出部分产生一个中间波形OCxRef(高有效)作为基准，链的末端决定最终输出信号的极性。

　　　　　　　　　　　　　　　　　图27 捕获/比较通道1 的主电路

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　　　　　　　　　　　　　　　图28 捕获/比较通道的输出部分(通道1)

　　捕获/比较模块由一个预装载寄存器和一个影子寄存器组成。读写过程仅操作预装载寄存器。
　　在捕获模式下，捕获发生在影子寄存器上，然后再复制到预装载寄存器中。
　　在比较模式下，预装载寄存器的内容被复制到影子寄存器中，然后影子寄存器的内容和计数器进行比较。

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3.5 输入捕获模式

　　在输入捕获模式下，当检测到ICx信号上相应的边沿后，计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)中。当捕获事件发生时，相应的CCxIF标志(TIMx_SR寄存器)被置’1’，如果使能了中断或者DMA操作，则将产生中断或者DMA操作。如果捕获事件发生时CCxIF标志已经为高，那么重复捕获标志CCxOF(TIMx_SR寄存器)被置’1’。写CCxIF=0可清除CCxIF，或读取存储在TIMx_CCRx寄存器中的捕获数据也可清除CCxIF。写CCxOF=0可清除CCxOF。

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　以下例子说明如何在TI1 输入的上升沿时捕获计数器的值到TIMx_CCR1 寄存器中，步骤如下：

● 选择有效输入端： TIMx_CCR1 必须连接到TI1 输入，所以写入TIMx_CCR1 寄存器中的CC1S=01 ，只要CC1S不为’00’，通道被配置为输入，并且TM1_CCR1 寄存器变为只读。
● 根据输入信号的特点，配置输入滤波器为所需的带宽(即输入为TIx时，输入滤波器控制位是TIMx_CCMRx寄存器中的ICxF位)。假设输入信号在最多5个内部时钟周期的时间内抖动，我们须配置滤波器的带宽长于5个时钟周期。因此我们可以(以fDTS频率)连续采样8次，以确认在TI1 上一次真实的边沿变换，即在TIMx_CCMR1 寄存器中写入IC1F=0011 。
● 选择TI1 通道的有效转换边沿，在TIMx_CCER寄存器中写入CC1P=0(上升沿)。
● 配置输入预分频器。在本例中，我们希望捕获发生在每一个有效的电平转换时刻，因此预分频器被禁止(写TIMx_CCMR1 寄存器的IC1PS=00)。
● 设置TIMx_CCER寄存器的CC1E=1 ，允许捕获计数器的值到捕获寄存器中。
● 如果需要，通过设置TIMx_DIER寄存器中的CC1IE位允许相关中断请求，通过设置TIMx_DIER寄存器中的CC1DE位允许DMA请求。
当发生一个输入捕获时：
● 产生有效的电平转换时，计数器的值被传送到TIMx_CCR1 寄存器。
● CC1IF标志被设置(中断标志)。当发生至少2个连续的捕获时，而CC1IF未曾被清除，CC1OF也被置’1’。
● 如设置了CC1IE位，则会产生一个中断。
● 如设置了CC1DE位，则还会产生一个DMA请求。

　　为了处理捕获溢出，建议在读出捕获溢出标志之前读取数据，这是为了避免丢失在读出捕获溢出标志之后和读取数据之前可能产生的捕获溢出信息。

注：设置TIMx_EGR寄存器中相应的CCxG位，可以通过软件产生输入捕获中断和/或DMA请求。

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3.6 PWM输入模式

　　该模式是输入捕获模式的一个特例，除下列区别外，操作与输入捕获模式相同：

● 两个ICx信号被映射至同一个TIx输入。
● 这2个ICx信号为边沿有效，但是极性相反。
● 其中一个TIxFP信号被作为触发输入信号，而从模式控制器被配置成复位模式。
例如，你需要测量输入到TI1 上的PWM信号的长度(TIMx_CCR1 寄存器)和占空比(TIMx_CCR2寄存器)，具体步骤如下(取决于CK_INT的频率和预分频器的值)
● 选择TIMx_CCR1 的有效输入：置TIMx_CCMR1 寄存器的CC1S=01(选择TI1)。
● 选择TI1FP1 的有效极性(用来捕获数据到TIMx_CCR1 中和清除计数器)：置CC1P=0(上升沿有效)。
● 选择TIMx_CCR2的有效输入：置TIMx_CCMR1 寄存器的CC2S=10(选择TI1)。
● 选择TI1FP2的有效极性(捕获数据到TIMx_CCR2)：置CC2P=1(下降沿有效)。
● 选择有效的触发输入信号：置TIMx_SMCR寄存器中的TS=101(选择TI1FP1)。
● 配置从模式控制器为复位模式：置TIMx_SMCR中的SMS=100。
● 使能捕获：置TIMx_CCER寄存器中CC1E=1 且CC2E=1 。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图29 PWM输入模式时序

由于只有 TI1FP1 和 TI2FP2 连到了从模式控制器，所以 PWM 输入模式只能使用 TIMx_CH1/TIMx_CH2信号。

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3.7 强置输出模式

　　在输出模式(TIMx_CCMRx寄存器中 CCxS=00)下，输出比较信号(OCxREF和相应的OCx)能够直接由软件强置为有效或无效状态，而不依赖于输出比较寄存器和计数器间的比较结果。
　　置TIMx_CCMRx寄存器中相应的OCxM=101 ，即可强置输出比较信号(OCxREF/OCx)为有效状态。这样OCxREF被强置为高电平(OCxREF始终为高电平有效)，同时OCx得到CCxP极性位相反的值。
　　例如： CCxP=0(OCx高电平有效)，则OCx被强置为高电平。
　　置TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM=100，可强置OCxREF信号为低。
　　该模式下，在TIMx_CCRx影子寄存器和计数器之间的比较仍然在进行，相应的标志也会被修改。因此仍然会产生相应的中断和DMA请求。这将会在下面的输出比较模式一节中介绍。

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3.8 输出比较模式

　　此项功能是用来控制一个输出波形，或者指示一段给定的的时间已经到时。

　　当计数器与捕获/比较寄存器的内容相同时，输出比较功能做如下操作：

● 将输出比较模式(TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位)和输出极性(TIMx_CCER寄存器中的CCxP位)定义的值输出到对应的引脚上。在比较匹配时，输出引脚可以保持它的电平(OCxM=000)、被设置成有效电平(OCxM=001)、被设置成无效电平(OCxM=010)或进行翻转(OCxM=011)。
● 设置中断状态寄存器中的标志位(TIMx_SR寄存器中的CCxIF位)。
● 若设置了相应的中断屏蔽(TIMx_DIER寄存器中的CCxIE位)，则产生一个中断。
● 若设置了相应的使能位(TIMx_DIER寄存器中的CCxDE位， TIMx_CR2寄存器中的CCDS位选择DMA请求功能)，则产生一个DMA请求。