AT32学习记录——通用定时器(一)

只看该作者 · 2024-8-9 18:02

本帖最后由 zexin 于 2024-8-13 08:59 编辑

AT32F403A通用定时器(一)

一、简介

通用定时器（TMR2到TMR5）包含一个支持向上、向下、中央双向对齐计数的16位计数器、4个捕获比较寄存器和4组独立通道。

二、功能

1. 计数时钟

计数时钟可由内部时钟（CK_INT）、外部时钟（外部时钟模式A/B）和内部触发输入（ISx）提供。

1) 内部时钟

默认使用内部时钟（CK_INT）经预分频器驱动计数器计数，如下图。

2) 外部时钟

l 外部时钟模式A

步骤如下

①配置外部时钟源的参数：

Ⅰ.若选择来源为TMRx_CH1，需配置通道1的输入滤波和极性；

Ⅱ.若选择来源为TMRx_CH2，需配置通道2的输入滤波和极性；

Ⅲ.若选择来源为TMRx_EXT，需配置外部信号的极性、分频和滤波。

②设置外部信号的来源：

Ⅰ.当STIS[2:0] =3'b100时，选择通道1的上升沿和下降沿信号；

Ⅱ.当STIS[2:0] =3'b101时，选择通道1经滤波且极性选择后的信号；

Ⅲ.当STIS[2:0] =3'b110时，选择通道2经滤波且极性选择后的信号；

Ⅳ.当STIS[2:0] =3'b111时，选择外部输入经极性选择、分频和滤波后的信号。

注：

-STIS[2:0]表示‘次定时器输入来源’的第0位到第2位；

-3‘b100表示三位二进制100。

③使能外部时钟模式A：

配置‘次定时器模式选择’，即SMSEL[1:0] = 3b'111。

④设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

⑤设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

⑥使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

l 外部时钟模式B

步骤如下

①设置外部信号极性、分频和滤波：

Ⅰ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号极性’，即TMRx_STCTRL的ESP；

Ⅱ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号分频’，即TMRx_STCTRL的ESDIV；

Ⅲ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号滤波’，即TMRx_STCTRL的ESF。

②使能外部时钟模式B：

配置‘次定时器控制寄存器的外部时钟模式B’，即TMRx_STCTRL的ECMBEN = 1。

③设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

④设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

⑤使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

注：外部时钟模式B等效于外部时钟模式A选择EXT信号作为外部时钟源（TRGIN）。

l 内部触发输入

内部触发是指一个定时器的计数时钟（TMR_CLK）可由另一个定时器的输出信号（TRGOUT）提供。

步骤如下

①设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

②设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

③设置计数器计数模式：

配置‘定时器控制寄存器1的中央双向对齐计数模式选择’，即TMRx_CTRL1的TWCMSEL[1:0]。

④选择内部触发：

配置‘次定时器控制寄存器的次定时器输入选择’，即TMRx_STCTRL的STIS[2:0]：

Ⅰ.当STIS[2:0] =3'b000时，选择输入源0（IS0）；

Ⅱ.当STIS[2:0] =3'b001时，选择输入源1（IS1）；

Ⅲ.当STIS[2:0] =3'b010时，选择输入源2（IS2）；

Ⅳ.当STIS[2:0] =3'b011时，选择输入源3（IS3）。

例如：当主定时器选TMR2、次定时器选TMR3时，根据下图需配置STIS[2:0] = 3'b001（选择IS1）。

注：如果某款芯片没有相应的定时器（TMRx），则对应的触发信号（ISx）也不存在。

⑤使能外部时钟模式A：

配置‘次定时器模式选择’，即SMSEL[1:0] = 3b'111。

⑥使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

2. 计数模式

计数模式包括向上、向下和中央双向对齐三种计数模式，可以由定时器控制器1的“中央双向对齐计数模式选择”和“单向对齐计数方向”配置，即TMRx_CTRL1的“TWCMSEL（Two-way count mode selection）”和“OWCDIR（one-way countdirection）”。

①若TWCMSEL[1:0] = 2b'00且OWCDIR = 0，开启向上计数模式；

②若TWCMSEL[1:0] = 2b'00且OWCDIR = 1，开启向下计数模式；

③若TWCMSEL[1:0] ≠ 2b'00，开启中央双向对齐计数模式：

Ⅰ.当TWCMSEL[1:0] =2b'01，CxIF（捕获比较中断标志位）仅在向上计数时置起；

Ⅱ.当TWCMSEL[1:0] =2b'10，CxIF（捕获比较中断标志位）仅在向下计数时置起；

Ⅲ.当TWCMSEL[1:0] =2b'11，CxIF（捕获比较中断标志位）在向上和向下计数时都置起；

注：中央双向对齐计数模式时，OWCDIR为只读位，用于查看计数器的计数方向。

1) 向上计数模式

计数器向上计数：

当计数值达到TMR_PR时，计数器向上溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从0开始向上计数。

2) 向下计数模式

计数器向下计数：

当计数值达到0时，计数器向下溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从TMR_PR开始向下计数。

3) 中央双向计数模式

计数器交替向上、向下计数：

当计数值达到TMR_PR-1时，计数器向上溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从TMR_PR开始向下计数；

当计数值达到1时，计数器向下溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从0开始向上计数。

3. 编码模式

编码模式需要提供两组输入信号TMRx_CH1和TMRx_CH2，根据一组信号的电平值，在另一组信号的边沿向上或者向下计数，计数方向由OWCDIR指示。

1) 编码模式A

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'001，计数器在C1IFP1边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C1IFP1的边沿方向和C2IFP2的电平高低共同决定。

	C1IFP1为上升沿	C1IFP1为下降沿
C2IFP2为高电平	向下计数	向上计数
C2IFP2为低电平	向上计数	向下计数

注：编码模式A时，计数边沿为 C1IFP1

2) 编码模式B

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'010，计数器在C2IFP2边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C2IFP2的边沿方向和C1IFP1的电平高低共同决定。

	C2IFP2为上升沿	C2IFP2为下降沿
C1IFP1为高电平	向上计数	向下计数
C1IFP1为低电平	向下计数	向上计数

注：编码模式B时，计数边沿为 C2IFP2

3) 编码模式C

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'011，计数器在C1IFP1和C2IFP2边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C1IFP1和C2IFP2的边沿方向、C1IFP1和C2IFP2的电平高低共同决定。

	C1IFP1为上升沿	C1IFP1为下降沿	C2IFP2为上升沿	C2IFP2为下降沿
相对信号为高电平	向下计数	向上计数	向上计数	向下计数
相对信号为低电平	向上计数	向下计数	向下计数	向上计数

注：

- 编码模式C时，计数边沿为 C1IFP1 和 C2IFP2；

- C1IFP1的相对信号为C2IFP2；

- C2IFP2的相对信号为C1IFP1。

4. 编码模式实例

如上图，编码模式C下：

①当C1IRAW为上升沿且C2IRAW为低电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x20）；

②当C2IRAW为上升沿且C1IRAW为高电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x21）；

③当C1IRAW为下降沿且C2IRAW为高电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x22）；

④当C2IRAW为下降沿且C1IRAW为低电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x23）；

……

即COUNTER每过一个周期会计4个数。

注：

C1IRAW为通道1预处理的信号；

C2IRAW为通道2预处理的信号；

三、案例

1. 描述

使用TMR2的编码模式C，PA2和PA3模拟编码信号，PA2输出方波到PA0(TMR2_CH1)，PA3输出方波到PA1(TMR2_CH2)，在调试窗口(DEBUG)中观察，每过一轮循环，计数值加4。

2. 步骤

①打开WorkBench，选择对应的型号，以AT32F403A为例新建工程；

②启用TMR2，选择编码器模式；

③选择编码器模式C；

④选择任意端口作为输出，以PA2和PA3为例；

⑤配置PA2和PA3；

⑥代码预览；

⑦生成代码并编译，打开main.c，右击“wk_tmr2_init()”跳转，将定时器使能的语句“ tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);”剪切到main.c的“while(1)”之前；

⑧在main.c中右击“wk_gpio_config()”跳转，将端口设置的语句“gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3);”剪切到main.c的“while(1)”之中；

⑨定义一个变量，以counter为例，并添加delay函数，将main.c的主函数修改为下图；

3. 代码

main.c

复制

#include "at32f403a_407_wk_config.h"

void delay(uint32_t time)

uint32_t counter;

 

void delay(uint32_t time)

{

  uint32_t i;

  for(i = 0; i < time; i++);

}

 

int main(void)

{

  wk_system_clock_config();

  wk_periph_clock_config();

  wk_nvic_config();

  wk_tmr2_init();

  wk_gpio_config();

  tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);

  while(1)

  {

    /**  产生编码信号  **/

    gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PIINS_2);

    delay(150);

    gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PIINS_3);

    delay(150);

    gpio_bits_reset(GPIOA, GPIO_PIINS_2);

    delay(150);

    gpio_bits_reset(GPIOA, GPIO_PIINS_3);

    delay(150);

    /**  获取计数值  **/

    counter = tmr_counter_value_get(TMR2);

  }

}

at32f403a_407_wk_config.c

复制

#include "at32f403a_407_wk_config.h"

 

void wk_system_clock_config(void)

{

  crm_reset();

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_LICK, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_LICK_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE);

 

  while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

 

  crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_60, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_GT72MHZ);

  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)

  {

  }

  crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);

  crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2);

  crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2);

  crm_auto_step_mode_enable(TRUE);

  crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);

  while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)

  {

  }

  crm_auto_step_mode_enable(FALSE);

  system_core_clock_update();

}

 

void wk_periph_clock_config(void)

{

  crm_periph_clock_enable(CRM_IOMUX_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  crm_periph_clock_enable(CRM_TMR2_PERIPH_CLOCK, TRUE);

}

 

void wk_nvic_config(void)

{

  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);

}

 

void wk_gpio_config(void)

{

  gpio_init_type gpio_init_struct;

  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

 

  //gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3);这里需要注释掉或者删除

 

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

}

 

void wk_tmr2_init(void)

{

  gpio_init_type gpio_init_struct;

  tmr_input_config_type  tmr_input_struct;

  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

 

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_0;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_INPUT;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

 

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_1;

  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_INPUT;

  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

 

  tmr_base_init(TMR2, 65535, 0);

  tmr_cnt_dir_set(TMR2, TMR_COUNT_UP);

  tmr_clock_source_div_set(TMR2, TMR_CLOCK_DIV1);

  tmr_period_buffer_enable(TMR2, FALSE);

 

  tmr_sub_sync_mode_set(TMR2, FALSE);

  tmr_primary_mode_select(TMR2, TMR_PRIMARY_SEL_RESET);

 

  tmr_input_struct.input_channel_select = TMR_SELECT_CHANNEL_1;

  tmr_input_struct.input_mapped_select = TMR_CC_CHANNEL_MAPPED_DIRECT;

  tmr_input_struct.input_polarity_select = TMR_INPUT_RISING_EDGE;

  tmr_input_struct.input_filter_value = 0;

  tmr_input_channel_init(TMR2, &tmr_input_struct, TMR_CHANNEL_INPUT_DIV_1);

 

  tmr_input_struct.input_channel_select = TMR_SELECT_CHANNEL_2;

  tmr_input_struct.input_mapped_select = TMR_CC_CHANNEL_MAPPED_DIRECT;

  tmr_input_struct.input_polarity_select = TMR_INPUT_RISING_EDGE;

  tmr_input_struct.input_filter_value = 0;

  tmr_input_channel_init(TMR2, &tmr_input_struct, TMR_CHANNEL_INPUT_DIV_1);

 

  tmr_encoder_mode_config(TMR2, TMR_ENCODER_MODE_A, TMR_INPUT_RISING_EDGE, TMR_INPUT_RISING_EDGE);

 

  //tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);这里需要剪切到mian.c中

}

4. 现象

硬件操作：PA0与PA2连接，PA1与PA3连接。

实验结果：打开调试窗口(DEBUG)，将变量“counter”添加到watch1中，单步运行，每过一个“while(1)”循环，计数值(变量counter)增加4 。

参考资料：

《RM_AT32F403A_407_CH_V2.06》的14.2通用定时器（TMR2到TMR5）参考

由于作者水平有限，本文难免有错误之处，恳请读者批评指正！

只看该作者 · 2024-8-12 09:27

这种文章希望可以一直更新，图文好舒适。时钟树部分的描述特别清晰