第10章-通用定时器TIMx

第10章通用定时器TIMx,通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。它适用于多种场合，包括测量输入信号的脉冲长度(输入采集)或者产生输出波形(输出比较和PWM)。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。定时器是完全独立的，而且没有互相共享任何资源。它们可以一起同步操作。,一、TIMx的构成,1、通用TIMx定时器特性(1)16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器(2)16位可编程预分频器，计数器时钟频率的分频系数是165535之间的任意数值(3)4个独立通道：输入捕获输出比较PWM生成(边缘或中间对齐模式)单脉冲模式输出,(4)使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路(5)如下事件发生时产生中断/DMA更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)触发事件(计数器启动，停止，初始化或者由内部/外部触发计数)输入捕获输出比较,2、通用定时器框图,二、TIMx功能描述,1、时基单元通用定时器主要由一个16位计数器、预分频器和与其相关的自动装载寄存器组成。它们可以由软件读写，即使计数器还在运行读写仍然有效。时基单元包含：计数器寄存器(TIMx_CNT)预分频器寄存器(TIMx_PSC)自动装载寄存器(TIMx_ARR)，自动装载寄存器是预先装载的，根据TIMX_CR1寄存器中的自动装载预装载使能位(ARPE)确定。,预分频器预分频器可以将计数器的时钟频率按1到65536之间的任意值分频。它是基于一个(在TIMx_PSC寄存器中)16位寄存器控制的16位计数器。因为这个控制寄存器带有缓冲器，它能够在工作时被改变。新的预分频器的参数在下一次更新事件到来时被采用。,当预分频器的参数从1变到4时，计数器的时序图,2、计数器模式向上计数模式在向上计数模式中，计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR计数器的内容)，然后重新从0开始计数，并且产生一个计数器溢出事件或更新事件。软件也可以产生或禁止更新事件。为了避免在向预装载寄存器中写入新值时更新影子寄存器，应禁止更新事件。,当TIMx_ARR=0 x36、且ARPE=1（即TIMx_ARR预装入）时，内部时钟分频因子为1时的计数器时序图,当TIMx_ARR=0 x36、且ARPE=1（即TIMx_ARR预装入）时，内部时钟分频因子为2时的计数器时序图,当ARPE=0时的更新事件(TIMx_ARR没有预装入)，所产生的计数器时序图,向下计数模式在向下计数模式中，计数器从自动装入的值(TIMx_ARR计数器的值)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出事件。软件也可以产生或禁止更新事件。为了避免在向预装载寄存器中写入新值时更新影子寄存器，应禁止更新事件。,当TIMx_ARR=0 x36、且ARPE=1（即TIMx_ARR预装入）时，内部时钟分频因子为1时的计数器时序图,当TIMx_ARR=0 x36、且ARPE=1（即TIMx_ARR预装入）时，内部时钟分频因子为2时的计数器时序图,当ARPE=0时，更新事件所产生的计数器时序图,中央对齐模式(向上/向下计数)在中央对齐模式中，计数器从0开始计数到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器的内容)，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到0并且产生一个计数器下溢事件；然后再从0开始重新计数。更新事件可以产生在每一次计数溢出和每一次计数下溢；也可以通过软件来产生更新事件，此时，计数器重新从0开始计数，预分频器也重新从0开始计数,当TIMx_ARR=0 x6时，内部时钟分频因子为1时的计数器时序图,当TIMx_ARR=0 x6时，内部时钟分频因子为2时的计数器时序图,当ARPE=1时的更新事件所产生的计数器时序图（计数器下溢）,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。,时基单元相关的固件库函数TIM_TimeBaseInit库函数的使用方法,TIM_TimeBaseInitTypeDef结构该结构定义在stm32f10 x_tim.h文件中。typedefstructu16TIM_Period；u16TIM_Prescaler；u8TIM_ClockDivision；u16TIM_CounterMode；TIM_TimeBaseInitTypeDef；TIM_Period参数指定在下一个更新事件中，将周期值装载到自动重装载寄存器中.周期值取值范围是0 x00000 xFFFF.,TIM_Prescaler参数设置预分频值，取值范围是0 x00000 xFFFF.TIM_ClockDivision参数确定时钟的除数，取值如下,TIM_CounterMode参数选择计数模式，取值如下：,例：对TIM2的时基进行配置。设TIM2CLK为36MHz，若取预分频值为8（计数时钟频率=36MHz/(8+1)）,则TIM2的计数时钟为4MHz，采用向上计数。时钟树：,/*配置时间基准*/TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=65535；TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=8；TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=0；TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up；TIM_TimeBaseInit(TIM2,TIM_TimeBaseStructure)；注意：在没有从装载的情况下，成员TIM_Period的值无意义。,4、输入捕获/输出比较通道每一个输入捕获/输出比较通道是围绕着一个捕获/比较寄存器(包含影子寄存器)。它包括捕获的输入部分(包含数字滤波、多路复用和预分频器)，和输出部分(包含比较器和输出控制)。输入捕获/输出比较通道电路：,5、输入捕获模式当检测到ICx信号上相应的边沿后，捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)将锁存计数器的值。相应的CCXIF标志(TIMx_SR寄存器)被置1，如果开放了中断或者DMA操作，则将产生中断或者DMA操作。如下图左侧所示：,当发生一个输入捕获时：当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。,6、输出比较模式输出比较通道电路见下图的右侧部分,输出比较模式，翻转OC1的时序图,输出比较模式的一个主要的用法就是可以产生不同周期的方波输出，方波输出的频率计数方法是：输出比较方波的翻转率=定时器的输入时钟频率/输出比较寄存器的装载值输出比较的方波频率=输出比较方波的翻转率/2例：设定时器2的输入时钟频率为12MHz（即TIM2counterclock=12MHz），输出比较寄存器的装载值为1000（即CCR1_Val=1000），则输出比较CC1的方波频率=（12MHz/1000）/2=6KHz,输出比较涉及到的固件库函数TIM_OCInit库函数的使用方法,TIM_OCInitTypeDef结构：该结构定义在stm32f10 x_tim.h文件中。typedefstructu16TIM_OCMode；u16TIM_Channel；u16TIM_Pulse；u16TIM_OCPolarity；TIM_OCInitTypeDef；,TIM_OCMode参数选择定时模式，取值如下:,TIM_Channel参数选择定时通道，取值如下:,TIM_Pulse参数设置装载到捕获/比较寄存器的值，取值范围是0 x00000 xFFFF.TIM_OCPolarity参数选择定时器输出极性，取值如下:,TIM_ITConfig函数的使用方法,TIM_IT参数选择TIMx中断源，可选取的值如下,TIM_OC1PreloadConfig库函数的使用方法,TIM_OCPreload参数的取值如下：,TIM_SetCompare1库函数的使用方法,TIM_ClearITPendingBit库函数的使用方法,例：将TIM2的通道1配置成输出比较翻转模式，试输出周期为1ms的方波。设TIM2CLK为36MHz，若取预分频值为8,则TIM2的计数时钟为4MHz，TIM2通道1的输出比较CC1的增量为2000，CC1的翻转频率为：4MHz（TIM2计数时钟）/2000=2000Hz方波的输出频率=1000Hz,/*配置时间基准，输入频率为4MHz*/TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=65535；TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=8；TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=0；TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up；TIM_TimeBaseInit(TIM2,TIM_TimeBaseStructure)；,/*配置TIM2通道1的输出比较翻转模式*/TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle；TIM_OCInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1；TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=2000；TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low；TIM_OCInit(TIM2,/*GPIOA配置:TIM2通道1为输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,在NVIC中增加下列代码：NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(,此实验通道1的方波输出是：,方波的翻转率=2000Hz方波的输出频率=1000Hz,7、PWM模式脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。在PWM模式下，TIMx_CNT和TIM1_CCRx始终在进行比较，(依据计数器的计数方向)以确定是否符合TIM1_CCRxTIM1_CNT或者TIM1_CNTTIM1_CCRx，以便输出某一种电平的信号。PWM模式又包括PWM模式1和PWM模式2,PWM模式1：在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时，通道的PWM信号OCxREF为0（无效电平），否则为1（有效电平)。,PWM模式2：在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时，通道的PWM信号OCxREF为1（有效电平），否则为0（无效电平)。可见PWM模式1和PWM模式2的输出电位相反，其它都是相同的。,PWM模式1的向上计数边沿对齐的PWM波形(ARR=8),PWM占空比的计算方法：脉冲宽度调制信号的频率由TIMx_ARR寄存器的值确定、占空比由TIMx_CCRx寄存器的值确定。PWM占空比=输出比较寄存器中的值/(自动重装载寄存器中的值+1)=TIMx_CCR1/(TIMx_ARR+1)例：TIM3_CCR1=250，TIM3_ARR=999，则：TIM3通道3的占空比=TIM3_CCR1/(TIM3_ARR+1)=250/(999+1)=250/1000=25%,TIM_ARRPreloadConfig库函数的使用方法,例：将TIM3的通道3配置成占空比为25%的方波，采用PWM模式1。设TIM3CLK为36MHz，若取预分频值为0（除1）,则TIM3的计数时钟为36MHz，若取TIM3的重装载寄存器的值取为999（除1000），则TIM3的重装载频率为36KHz，若取输出比较通道3的值250（放到输出比较寄存器里）。则PWM输出的占空比=250/(999+1)=25%PWM输出的周期=1/36KHz=0.28us,/*配置时间基准*/TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=999；TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0；TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=0；TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TI