STM32定時(shí)器輸出比較應(yīng)用中的幾個(gè)話題

這里以stm32 MCU為例，跟大家分享下有關(guān)通用或高級(jí)定時(shí)器的輸出比較應(yīng)用中如下幾個(gè)常見(jiàn)話題。

1、OCxREF與OCx關(guān)系問(wèn)題

2、OCx極性選擇問(wèn)題

3、帶互補(bǔ)輸出時(shí)的幾個(gè)概念及相關(guān)寄存器介紹

4、帶剎車功能的互補(bǔ)通道的控制位及輸出對(duì)照表的解讀

一、OCxREF與OCx關(guān)系的話題

OCxREF信號(hào)就是在選定輸出比較模式后，在某種條件下輸出模式控制器產(chǎn)生的一個(gè)中間參考信號(hào)。說(shuō)它屬于中間參考，是因?yàn)樵撔盘?hào)跟對(duì)應(yīng)的OCx通道輸出信號(hào)之間存在一個(gè)極性選擇器，即下方紅色方框部分。經(jīng)過(guò)極性選擇后的信號(hào)最終輸出還得受輸出使能電路的控制。

上面提到輸出比較模式指如下幾種模式【以某定時(shí)器通道1為例】：

前面提到的“某種條件”在上面的幾種模式中都提到，無(wú)須多解釋了。

其中凍結(jié)模式就是CCRx與Timx_CNT寄存器的值對(duì)輸出沒(méi)影響，此時(shí)可以一般作普通計(jì)數(shù)器來(lái)用。其它幾種模式可以劃分為強(qiáng)制輸出、比較輸出、PWM輸出三類。

要注意的是，這里的輸出比較結(jié)果只說(shuō)到OCxREF信號(hào)，至于OCx端的信號(hào)，還取決于極性選擇。另外，這里有個(gè)重要約定：ORxREF信號(hào)為高電平時(shí)稱為有效電平，反之為無(wú)效電平。

順帶提下，經(jīng)常有人在使用PWM輸出模式或切換模式時(shí)，希望讓輸出通道OCx端的電平在某時(shí)刻或某時(shí)段臨時(shí)切換為想要的電平。一般有兩種辦法，一種是使用上面提到的強(qiáng)制輸出模式;如果是PWM輸出模式，可以通過(guò)修改CCR的值等于0或大于等于ARR來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體怎么配置要結(jié)合你的模式選擇、極性選擇及OCx端所期望的電平。當(dāng)采用修改CCR值方式時(shí)，如果希望立即生效的話，記得將相應(yīng)通道的預(yù)裝載使能功能禁用掉。

二、OCx極性選擇問(wèn)題

從上面第一幅圖可以直觀的看出OCxREF跟后面的OCx信號(hào)可能是同相或者反相關(guān)系，由寄存器TIMx_CCER 的CCxP位確定。下面是高級(jí)定時(shí)器有關(guān)極性配置的文字截圖。

當(dāng)CCxP=0時(shí)，OCx輸出高電平有效，為1時(shí)OCx低電平有效。

如果單獨(dú)看這個(gè)地方，多少顯得有些突兀。對(duì)于一個(gè)電平高低本無(wú)所謂，這里硬加上個(gè)有效無(wú)效，有些讓人費(fèi)解。我們基于上面第一幅圖和關(guān)于OCxREF電平的重要約定來(lái)探討下。

當(dāng)CCxP=0時(shí)，OCxREF直達(dá)OCx端。因約定OCxREF為高時(shí)算有效電平，那OCx信號(hào)的高電平也就對(duì)應(yīng)著ORxREF的有效電平。所以約定OCx端的高電平為有效電平。

而當(dāng)CCxP=1時(shí)，OCxREF反相后到達(dá)OCx端。有效高電平OCxREF經(jīng)極性選擇器反相到達(dá)OCx端變?yōu)榈碗娖�，此時(shí)OCx信號(hào)的低電平就對(duì)應(yīng)著OCxREF的有效電平。所以約定此時(shí)的OCx端的低電平為有效電平。

做極性選擇的實(shí)質(zhì)其實(shí)是做OCx/OCxN端有效電平的選擇。至于如何選擇有效電平，那得結(jié)合具體外部驅(qū)動(dòng)需要。當(dāng)OCx或OCxN端輸出無(wú)效電平時(shí)的狀態(tài)為無(wú)效狀態(tài)。

結(jié)合極性選擇的配置和有效電平的定義，我們可以得出兩個(gè)推論：

1、對(duì)于某OCx通道，當(dāng)OCx端的電平與其極性選擇位【0或者1】一致時(shí)，該電平一定是無(wú)效電平。

2、對(duì)于某正常運(yùn)行的OCx通道，OCx端電平可看作極性選擇位【0或者1】跟OCxREF電平異或后的結(jié)果。即 OCx=OCxREF xor CCxP【這里沒(méi)考慮死區(qū)】

理解上面2個(gè)推論很重要，不然在看那張“帶剎車功能的互補(bǔ)通道的控制位及輸出對(duì)照表”的相關(guān)描述時(shí)可能就很費(fèi)解。

對(duì)于通用定時(shí)器，是沒(méi)有互補(bǔ)輸出功能的。通用定時(shí)器的標(biāo)準(zhǔn)OCx輸出通道的電平輸出狀態(tài)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

當(dāng)OCx通道的輸出使能被禁止時(shí)，其輸出固定為0，當(dāng)開(kāi)啟后OCx端電平由OCxREF與極性選擇器共同確定。如果是高級(jí)定時(shí)器啟用互補(bǔ)輸出通道時(shí)，OCX/OCXN端的電平確認(rèn)要比通用定時(shí)器復(fù)雜，它往往跟多個(gè)控制位有關(guān)。

三、帶互補(bǔ)輸出時(shí)的幾個(gè)概念及相關(guān)寄存器介紹

在ST MCU里面只有高級(jí)定時(shí)器帶互補(bǔ)輸出。高級(jí)定時(shí)器里有幾個(gè)概念和專有的寄存器需要了解下。一般來(lái)說(shuō)，定時(shí)器做互補(bǔ)輸出使用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)設(shè)備，為安全起見(jiàn)，控制電路往往配有死區(qū)控制、剎車控制。在高級(jí)定時(shí)器里有個(gè)關(guān)于剎車及死區(qū)控制的寄存器。

其中有三個(gè)位MOE,OSSR,OSSI需要特別了解下。

MOE:當(dāng)發(fā)生剎車時(shí)，該位被硬件清零。OCx和OCxN將呈無(wú)效狀態(tài)或空閑狀態(tài)或輸出禁止狀態(tài)。

OSSR：運(yùn)行模式【run mode】下關(guān)閉狀態(tài)的輸出選擇位。

此時(shí)MOE=1。針對(duì)開(kāi)啟了互通輸出通道但其中某一通道的輸出使能被禁止的情形，比方雖然TimX_CH1和TimX_CH1N的比較輸出模式都開(kāi)啟了，而CH1的輸出使能被禁止了。該位決定OC1端運(yùn)行模式下的最后輸出狀態(tài)。

強(qiáng)調(diào)：OSSR針對(duì)運(yùn)行模式下互補(bǔ)輸出通道才有效。

這里提醒下：

對(duì)于一對(duì)互補(bǔ)通道OCx/OCxN,如果同時(shí)輸出使能并均為高電平有效極性選擇時(shí)，OCx跟OCxREF是同相的，OCxN跟OCxREF是反相的。如果說(shuō)只使能其中一個(gè)通道，并做高電平有效極性選擇，不論OCX還是OCXN都跟OCXREF同相。

OSSI：空閑模式【idle mode】下關(guān)閉狀態(tài)【off state】的輸出選擇。

空閑模式是相對(duì)運(yùn)行模式而言，發(fā)生剎車事件時(shí)MOE=0。對(duì)于已經(jīng)配置為比較輸出模式而其輸出使能被禁止的通道，該位決定OCx或OCxN在空閑模式下的最后輸出狀態(tài)。

強(qiáng)調(diào)：OSSI針對(duì)空閑模式下的輸出通道有效。

***上面提到的“inactive”理解為某通道的輸出控制使能被禁用的情形。

還有兩個(gè)寄存器位OISx、OISxN需要了解下，是有關(guān)空閑狀態(tài)【MOE=0】下OCx/OCxN端的空閑電平的選擇問(wèn)題。

四、帶剎車功能的互補(bǔ)通道的控制位及輸出對(duì)照表的解讀

STM32各系列參考手冊(cè)的定時(shí)器介紹部分都有一張表格，即帶剎車功能的互補(bǔ)通道的控制位及輸出對(duì)照表。說(shuō)實(shí)話咋看這個(gè)表真不太好懂。

為了便于介紹，我把那張表截成了兩部分，一部分是運(yùn)行模式下【MOE=1】各控制位與通道輸出情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；另一部分是空閑模式下【MOE=0】各控制位與通道輸出狀態(tài)的對(duì)應(yīng)表。

表格里多處標(biāo)注Output Disabled和Off-state,這里簡(jiǎn)單說(shuō)明下。

**Output Disabled:通道輸出禁止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)該通道不受TIMER驅(qū)動(dòng)。相應(yīng)的OCX或OCXN輸出使能禁止，輸出端的電平為0�！緞e把輸出禁止?fàn)顟B(tài)跟通道的輸出使能控制混淆了】

下面兩幅圖中橢圓形紅色圓圈配置的地方，CCxE或CCxNE=0，OCx或OCxN=0，都是輸出禁止?fàn)顟B(tài)的情形。

**Off-state:通道關(guān)閉狀態(tài)。相應(yīng)通道輸出使能，但輸出無(wú)效狀態(tài)。這個(gè)無(wú)效狀態(tài)是指某互補(bǔ)通道中的一路或兩路輸出無(wú)效電平時(shí)的狀態(tài)。

先看看運(yùn)行模式下【MOE=1】的情形：

運(yùn)行模式時(shí)下，當(dāng)OSSR=0時(shí)，如果某通道的輸出使能禁止，即CCxE或CCxNE=0，則該通道輸出為輸出禁止?fàn)顟B(tài)。

運(yùn)行模式時(shí)下，當(dāng)OSSR=1時(shí)。如果互補(bǔ)通道中的某一路的輸出使能禁止，即CCxE或CCxNE=0，則該通道輸出無(wú)效電平，呈關(guān)閉狀態(tài)，或者說(shuō)無(wú)效輸出狀態(tài)。

**關(guān)于下面表格有三地方需提醒下：

1、上面圖表中關(guān)閉狀態(tài)【off state】處有類似下面的描述:

OCx=CCxP ， OCx_EN=1 或者 OCxN=CCxNP ， OCxN_EN=1;

前面講極性選擇時(shí)提過(guò)，當(dāng)OCx或OCxN端的輸出電平與其極性選擇位【CCxP或CCxNP】一致時(shí)，該電平一定為無(wú)效電平。這里就是表示輸出無(wú)效電平。

2、表格中有諸如 OCx = OCxREF xor CCxP的寫法，這點(diǎn)在前面也提過(guò),實(shí)際上就是OCxREF信號(hào)經(jīng)過(guò)極性選擇后在OCx端輸出的意思。

3、紅色三角形標(biāo)注的兩個(gè)地方，互補(bǔ)通道中只有1路輸出被使能，此時(shí)的OCx或OCxN通道的輸出是基于OCxREF信號(hào)配合各自的極性選擇后輸出。再看看紅色箭頭標(biāo)注的兩個(gè)地方，因?yàn)榇藭r(shí)兩個(gè)互補(bǔ)通道同時(shí)被使能，OCx通道的輸出是基于OCxREF配合自己的極性選擇，而OCxN通道的輸出則是基于OCXREF的反相信號(hào)再結(jié)合其極性選擇后輸出。

最后來(lái)看看空閑模式下即MOE=0結(jié)合不同控制配置位的OCx/OCxN的輸出情形。

空閑模式下的OC輸出相對(duì)簡(jiǎn)單，OCx/OCxN輸出無(wú)非呈現(xiàn)2種狀態(tài)，一種是輸出禁止?fàn)顟B(tài)，一種是無(wú)效輸出狀態(tài)，即關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)MOE=0, OSSI=0時(shí), OCx與OCxN均呈輸出禁止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)OC控制器不受TIMER驅(qū)動(dòng),相應(yīng)的OCx或OCxN輸出使能禁止，輸出端的電平為0�！旧蠄D中橢圓形標(biāo)注的地方】

當(dāng)MOE=0, OSSI=1，互補(bǔ)通道中至少1路輸出使能，OCx與OCxN都呈關(guān)閉狀態(tài)。相應(yīng)的OCx或OCxN輸出無(wú)效電平或空閑電平，【電平有效性依據(jù)極性選擇CCxP/CCxNP而定，空閑電平依據(jù)OSIx/OSxN而定】但至少1路輸出無(wú)效電平。

表格下方的那句注釋，當(dāng)某通道的兩互補(bǔ)通道都沒(méi)使用時(shí)，即CCxE=CCxNE=0時(shí)，

CCxP\CCxNP\OISx\OISxN都將被清零。這句有助于理解圖表中輸出禁止?fàn)顟B(tài)時(shí)的相關(guān)描述。