APM32F407 多定时器级联控制与动态触发参数调整

只看该作者 · 2024-12-9 14:13

本帖最后由 a976209770 于 2024-12-9 14:15 编辑

1. 引言

在复杂嵌入式系统中，多定时器级联控制能够实现精确的时间序列任务。例如，工业自动化中多步操作的时间控制、多相PWM波形输出、电机控制中的动态事件调度等。通过动态调整触发参数，可以在运行时灵活修改级联定时器的行为，适应实时任务需求。

2. 原理与特点

2.1 多定时器级联原理

定时器触发链：利用一个定时器的触发信号（TRGO）作为另一个定时器的触发输入（TRGI），形成级联关系。
触发类型：定时器支持多种触发信号，包括更新事件、中断信号等，可选择合适的类型。

2.2 动态触发参数调整

计数周期调整：通过修改定时器的ARR（自动重装载寄存器）实现周期性变化。
触发延迟调整：动态修改预分频值实现延迟时间的调整。
占空比控制：在PWM模式中，修改CCR（捕获/比较寄存器）实现占空比动态控制。

3. 应用场景

多步任务控制：例如机械臂的多步运动，每步动作之间有精确的时间间隔。
多段PWM生成：不同阶段输出不同频率和占空比的PWM波形。
动态序列触发：基于实时反馈调整任务触发时序。

4. 系统设计与实现

4.1 定时器结构

定时器链：
- TMR1 → TMR2 → TMR3
触发信号链：
- TMR1 的 TRGO → TMR2 的 TRGI
- TMR2 的 TRGO → TMR3 的 TRGI

4.2 硬件连接

无需外部连线，定时器的触发信号通过内部总线连接。

4.3 软件实现架构

初始化每个定时器，建立级联关系。
实现动态修改参数的接口。
利用中断或其他方式调整运行时行为。

5. 软件实现

5.1 主定时器 (TMR1) 初始化

TMR1 作为触发链的起点，产生周期性触发信号：

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#include "apm32f4xx_tmr.h"



void TMR1_Init(void)

{

    TMR_BaseConfig_T baseConfig;



    // 启用TMR1时钟

    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_TMR1);



    // 配置基础定时器

    baseConfig.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP;

    baseConfig.clockDivision = TMR_CLOCK_DIV_1;

    baseConfig.period = 1000 - 1;  // 1ms周期

    baseConfig.division = 84 - 1;  // 1MHz计数频率

    TMR_ConfigTimeBase(TMR1, &baseConfig);



    // 配置主输出为TRGO信号

    TMR_ConfigOutputTrigger(TMR1, TMR_TRGO_SRC_UPDATE);



    // 启动定时器

    TMR_Enable(TMR1);

}

5.2 第一级从定时器 (TMR2) 初始化

TMR2 从 TMR1 触发，支持动态延迟调整。

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void TMR2_Init(void)

{

    TMR_BaseConfig_T baseConfig;



    // 启用TMR2时钟

    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR2);



    // 配置基础定时器

    baseConfig.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP;

    baseConfig.clockDivision = TMR_CLOCK_DIV_1;

    baseConfig.period = 500 - 1;  // 初始周期500us

    baseConfig.division = 84 - 1;  // 1MHz计数频率

    TMR_ConfigTimeBase(TMR2, &baseConfig);



    // 配置从模式，触发输入为TMR1的TRGO

    TMR_ConfigSlaveMode(TMR2, TMR_SLAVE_MODE_TRIGGER);

    TMR_SelectInputTrigger(TMR2, TMR_TS_ITR0);  // ITR0对应TMR1



    // 启动定时器

    TMR_Enable(TMR2);

}

5.3 第二级从定时器 (TMR3) 初始化

TMR3 从 TMR2 触发，构建级联链的最后一级。

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void TMR3_Init(void)

{

    TMR_BaseConfig_T baseConfig;



    // 启用TMR3时钟

    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR3);



    // 配置基础定时器

    baseConfig.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP;

    baseConfig.clockDivision = TMR_CLOCK_DIV_1;

    baseConfig.period = 300 - 1;  // 初始周期300us

    baseConfig.division = 84 - 1;  // 1MHz计数频率

    TMR_ConfigTimeBase(TMR3, &baseConfig);



    // 配置从模式，触发输入为TMR2的TRGO

    TMR_ConfigSlaveMode(TMR3, TMR_SLAVE_MODE_TRIGGER);

    TMR_SelectInputTrigger(TMR3, TMR_TS_ITR1);  // ITR1对应TMR2



    // 启动定时器

    TMR_Enable(TMR3);

}

5.4 动态参数调整

提供运行时调整触发参数的函数接口：

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void AdjustTimerParameters(TMR_T* timer, uint32_t newPeriod, uint32_t newPrescaler)

{

    // 停止定时器

    TMR_Enable(timer, DISABLE);



    // 修改计数周期和分频值

    TMR_ConfigPeriod(timer, newPeriod);

    TMR_ConfigPrescaler(timer, newPrescaler, TMR_PSC_RELOAD_IMMEDIATE);



    // 重启定时器

    TMR_Enable(timer, ENABLE);

}

5.5 主函数

初始化所有定时器，并动态调整参数以验证级联效果。

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int main(void)

{

    // 初始化系统时钟

    SystemInit();



    // 初始化定时器链

    TMR1_Init();

    TMR2_Init();

    TMR3_Init();



    while (1)

    {

        // 动态调整TMR2的触发延迟

        AdjustTimerParameters(TMR2, 600 - 1, 84 - 1);



        // 动态调整TMR3的触发延迟

        AdjustTimerParameters(TMR3, 400 - 1, 84 - 1);



Delay(1000);  // 模拟其他任务

    }

}

7. 总结

通过APM32F407多定时器的级联控制与动态触发参数调整，可以实现复杂的时间序列任务。该方法灵活高效，适用于工业自动化、电机控制、信号处理等领域。