STM32F103浅学通用定时器TIMx(2-5)

只看该作者 · 2022-12-31 23:16

前言
定时器，字面意思——能够计时的工具，51的时候已经初步学过，当然了，32也有定时器，功能相对来说比51的更完善，高级。
系统架构
F103是大容量产品因此通过系统架构图，我们可以知道TIMx处于不同的总线桥。TIM(2-7)在APB1(36MHz),TIM(1,8)在APB2（72MHz),那么可知TIM(1,8)比较特殊，不跟其他定时器在一起。那么就先了解一下，定时器之间的功能区别。

只看该作者 · 2022-12-31 23:18

定时器类型的基本介绍：
stm32F103一共有8个定时器，分为三种类型。分别为高级定时器（TIM1,TIM8),通用定时器（TIM2-TIM5），普通定时器（TIM6，TIM7），更高级的定时器继承了低级定时器的所有功能，手册中有他们的功能区别。

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只看该作者 · 2022-12-31 23:19

浅讲一下相关功能概念：
   计数模式：

            计数位数都是16位的定时器，但计数器模式有区别，高级与通用定时器模式相同且比普通定时器多。

            up,down :可以理解为0 --> x, x --> 0,x代表的是你设置在自动重装载寄存器的值，这个寄存器后面会提到。

            up/down：中央对齐模式（1，2，3），计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。

            而他们的小弟普通定时器功能就只能up 向上计数。

            当然了这只是F103这块，其他系列的TIMx相关功能不同。

只看该作者 · 2022-12-31 23:20

预分频系数：

三种预分频系数都为1-65536，对频率进行分频处理，这预分频系数后面也会提到，我们先知道有这个。

只看该作者 · 2022-12-31 23:21

DMA请求：
DMA我的理解是，CPU的小助手，我们都知道CPU无时无刻都在处理任务，但有些事情并不是很重要或者很简单，这时候小助手DMA就出现了，她可以帮助CPU处理事务，例如数据的复制啥的，实现了数据的直接传输，省略了经过CPU参与。

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捕获/比较通道：

捕获就是可以检测通道的边缘信号跳变（上升沿/下降沿）将当前定时器的(TIMx_CNT)存放到对应的通道的捕获/比较寄存器(TIMx_CCR)里面，完成一次捕获。测PWM的输入时，就可以先测下降沿，为t1，测到后，将CNT清零，且设置为上升沿捕获，因此当下一次上升沿时，为t2，（t2-t1）就可以测出为低电平的时间。

只看该作者 · 2022-12-31 23:23

比较就是计数器的值与转载的值比较，我们可以用这个来输出一个PWM，假设定时器是向上计数，当CNT<CCRx时输出0，当CNT>=CCRx输出1。这样我们就可以改变PWM的占空比。当然了CCRx的值要小于ARR（计数器自动重装值），不然还没到CCRx就清零了。

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互补输出：

输出上具备NPN和PNP两种输出晶体管的输出电路。高级定时器有互补输出，通用与普通定时器没有。

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时钟
了解完三种定时器的区**，就迈向下一步，了解定时器相关时钟控制。首先我们先查询手册，查看一下时钟树。

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饭要一口一口吃，女孩子要一步一步追，所以学习得一步一步来。先学习定时器相关部分。

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AHB总线架构配置成72MHz,经过AHB预分频器后，APB1和APB2的源头就是72MHz了。然后就到APB1预分频器，看树可知APB1最大也就36MHz，因此APB1预分频器最小值为“2”，这是输入到APB1其他外设上面的时钟源。定时器：处于预分频器后面，连在APB1预分频器下面。注意看分频器下面那个框框，“如果预分频器系数=1，频率不变，否则频率x2”,由此可知到输入到定时器的TIMxCLK频率为72MHz。(定时器2-7)

只看该作者 · 2022-12-31 23:29

只看该作者 · 2022-12-31 23:31

APB2最大为72MHz，因此APB2预分频器可以设置为1，因为设置为1的话，就不用×2了，直接就是72MHz输入到TIMxCLK.（定时器1，8）。由此所有定时器的TIMxCLK相同，也就是内部时钟都为72MHz。知道这内部时钟后，就拿到了钥匙进入定时器框架。

只看该作者 · 2022-12-31 23:32

通用定时器框架
此关卡以通用定时器框架为主，在前期学习先了解到时基及以上部分。

通过开局的学习，知道了CK_INT内部时钟为72MHz，经过触发控制器时，设置复位，使能，向上还是向下计数模式，在没有对时钟进行分频处理后，那么它出来后，CK_PSC还是为72MHz ，出来后就得经过PSC预分频器，将改变时钟频率了。

只看该作者 · 2022-12-31 23:33

预分频器寄存器
那么PSC预分频器的大小就由寄存器的值来决定。

寄存器有16位，2^16 = 65536,但因为是二进制所以取值范围是0-65535，但预分频器的值是分母，分母不能为0，因此每一次设置预分频器的值后，还需加1。例如：设置为71，那么CK_CNT=72MHz/(71+1)= 1MHz,然后时间t = 1/f,因此 t = 1/1MHz = 1μs。

只看该作者 · 2022-12-31 23:34

CNT计数器寄存器
经过PSC预分频器后，就来到CNT计数器，这个就比较简单通过CK_CNT时钟线的频率，来计算当前值，比如当预分频器设置为71后，1μs后计数器将会+1。

只看该作者 · 2022-12-31 23:35

自动重装载寄存器

设置上文提到的上限值（X)，这个值大小范围0-65535。如果设置为0，计数器不工作。如果达到上限值时，表示定时完成，产生一个中断服务函数。那么就可以在中断服务函数里面处理相应任务了。

只看该作者 · 2022-12-31 23:36

总结一下，通用定时器的基本工作流程。首先在预分频器（TIMx_PSC)设置值，将时钟进行分频，后在自动重转载寄存器设置上限值（TIMx_ARR) X,后以时钟频率CNT计数器每次加1，到达自动重转载设的值后进入中断服务函数干活，嘿嘿！

以上便是最基础的定时器功能，实现计时的效果从而产生函数来实现相应功能。前面提到捕获/比较通道便是后面的学习内容，他将用于PWM的输入与输出，这次就先提前了解一下。

只看该作者 · 2022-12-31 23:39

TIMx_CH(1-4)对应的是相应的通用和高级定时器的引脚，在引脚图当中，我们可以找到相对应的引脚然后配置输入捕获，我们就可以捕获到脉冲的宽度。

将引脚配置为输入模式后，通过引脚的输入，在边沿检测器下可以捕获到一个脉冲的边沿（上升沿或下降沿），自动重转载器设置一个上限值后，cnt就从0——上限值变化，因此，当测到后（假设下降沿）CNT计数器里面的值 t1 会存放到捕获/比较寄存器。当我们捕获到边沿时，便会产生一个中断，这时我们可以在中断服务函数里面，设置边沿检测器为上升沿捕获，当脉冲上升沿时，捕获时间值t2 ，这时我们用t2 - t1 便可以得到脉冲的低电平脉宽时间。