標(biāo)題: stm32學(xué)習(xí)定時器 [打印本頁]
作者: zzhxz 時間: 2016-2-19 15:40
標(biāo)題: stm32學(xué)習(xí)定時器
STM32的定時器功能很強大，學(xué)習(xí)起來也很費勁兒.其實手冊講的還是挺全面的，只是無奈TIMER的功能太復(fù)雜，所以顯得手冊很難懂，我就是通過這樣看手冊：while(!SUCCESS){看手冊…}才搞明白的!所以接下來我以手冊的順序為主線，增加一些自己的理解，并通過11個例程對TIMER做個剖析。實驗環(huán)境是STM103V100的實驗板，MDK3.2+Library2.東西都不怎么新，湊合用……
TIMER主要是由三部分組成：
1、 時基單元。
2、 輸入捕獲。
3、 輸出比較。
還有兩種模式控制功能：從模式控制和主模式控制。
一、 框圖
讓我們看下手冊，一開始是定時器的框圖，這里面幾乎包含了所有定時器的信息，您要是能看明白，那么接下來就不用再看別的了…
為了方便的看圖，我對里面出現(xiàn)的名詞和符號做個注解：
TIMx_ETR:TIMER外部觸發(fā)引腳 ETR:外部觸發(fā)輸入
ETRP:分頻后的外部觸發(fā)輸入 ETRF:濾波后的外部觸發(fā)輸入
ITRx:內(nèi)部觸發(fā)x(由另外的定時器觸發(fā))
TI1F_ED:TI1的邊沿檢測器。
TI1FP1/2:濾波后定時器1/2的輸入
TRGI:觸發(fā)輸入 TRGO:觸發(fā)輸出
CK_PSC:應(yīng)該叫分頻器時鐘輸入
CK_CNT:定時器時鐘。（定時周期的計算就靠它）
TIMx_CHx:TIMER的輸入腳 TIx:應(yīng)該叫做定時器輸入信號x
ICx:輸入比較x ICxPS:分頻后的ICx
OCx:輸出捕獲x OCxREF:輸出參考信號
關(guān)于框圖還有以下幾點要注意：
1、 影子寄存器。
2、 輸入濾波機制
3、 輸入引腳和輸出引腳是相同的。
二、時基單元
時基單元有三個部分：CNT、PSC、ARR。CNT的計數(shù)方式分三種：向上、向下、中央對齊。通俗的說就是0—ARR、ARR—0、0—(ARR-1)—ARR—1.
三、時鐘源的選擇
這個是難點之一。從手冊上我們看到共有三種時鐘源：
1、 內(nèi)部時鐘。
也就是選擇CK_INT做時鐘，這個簡單，但是有一點要注意，定時器的時鐘不是直接來自APB1或APB2，而是來自于輸入為APB1或APB2的一個倍頻器，當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率；當(dāng) APB1的預(yù)分頻系數(shù)為其它數(shù)值(即預(yù)分頻系數(shù)為2、4、8或16)時，這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率兩倍。
例如AHP72M，APB12分頻36M，那么TIMER就是APB1的2倍頻，即72M。
怎么選擇時鐘模式1呢？只要將SMCR中SMS[2:0]弄成000就好了
SMCR
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10
ETP | ECE | ETPS[1:0] | ETF[3:0] | MSM | TS[2:0] | | SMS[2:0] |
2、 外部時鐘模式1
這個比較麻煩，時鐘源選擇的其實就是TRGI（觸發(fā)輸入），但觸發(fā)輸入選擇挺多的，共8個……�？纯驁D，他們是：ITRx、TI1F_ED、
TI1FP1、TI2FP2、ETRF
ITRx的東西跟定時器的級聯(lián)有關(guān)，暫時不管他。要進(jìn)入這種時鐘模式首先置SMS為111，當(dāng)然這還沒完，不像內(nèi)部時鐘那樣，什么都配好了，這里你還得配置一下別的參數(shù)，比如選擇TI1FP1,自然要對輸入通道1的參數(shù)配置好，這樣時鐘才能按你需要的方式進(jìn)來。就是配框圖這塊
相關(guān)寄存器
CCMR1（輸入）
IC2F[3:0] | IC2PSC[1:0] | CC2S[1:0] | IC1F[3:0] | IC1PSC[1:0] | CC1S[1:0] |
CCER
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | CC4P | CC4E | | | CC3P | CC3E | | | CC2P | CC2E | | | CC1P | CC1E |
SMCR
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10
ETP | ECE | ETPS[1:0] | ETF[3:0] | MSM | TS[2:0] | | SMS[2:0] |
在CCMR1寄存器里選擇好相應(yīng)的輸入(CC1S)和濾波(IC1F)后再配置好輸入極性（CCIP）然后在SMCR中選擇觸發(fā)源（TS[2:0]）為TI1這樣輸入通道就配好了!最后選擇SMS為111，開啟時鐘（CR1中的CEN）。現(xiàn)在時鐘就是從TI1上的輸入了，可以接個時鐘源進(jìn)行計數(shù)之類的。同理，如果要用ETR就把它相關(guān)通道配好就可以了。
3、 外部時鐘模式2
選擇外部輸入作為時鐘，看框圖：
從圖上可以看出ETR可以直接作為時鐘輸入也可以通過觸發(fā)輸入（TRGI）來作為時鐘輸入即在時鐘模式1中觸發(fā)源選擇為ETR，兩個效果上是一樣的，看起來好像這個外部時鐘模式2沒什么用處，實際上不是的，他可以跟一些從模式（復(fù)位、觸發(fā)、門控）進(jìn)行組合。比如當(dāng)從模式選為觸發(fā)時，我們不可能再通過觸發(fā)源選擇ETR了，因為從模式控制器被占了，好在有外部時鐘模式2，我們選擇這種模式后就可以把兩者組合在一起完成一些功能了。
總結(jié)一下，STM32的時鐘選擇比較特別，在SFR中關(guān)于時鐘選擇配置位不再一塊，不是說兩個位在一起00、01、11就選擇了而是由
SMCR中SMS和ECE來控制，這樣感覺可以吧內(nèi)部時鐘與外部模式2同時打開（SMS:000,ECE:1），也可以吧外部模式1和外部模式2同時打開(SMS:111,ECE：1)，實際上上述兩種方式用的都是外部時鐘2.
四、捕獲比較通道
這就是我說的定時器三個組成部分中的兩個部分了。核心是那個捕獲比較寄存器。
看框圖
異或那塊先不管他，好像跟編碼器有關(guān)，輸入有個特色就是可以把TI的輸入搞到CC1上去，也可以把T2的輸入搞到CC1上去，其實也可以把T1搞到CC1上去同時把T1搞到CC2上去，這樣就有了后來的PWM輸入。
輸出上的特色是不直接輸出，而是有個OC1REF，這樣可以定義高有效還是低有效，輸出自己需要的有效電平。
五、做實驗
講了這么多你一定煩了吧，那么讓我們搞點實際的吧，通過做實驗來熟悉定時器，用到新知識時再在其中加以介紹。
實驗一：TIMER-1：定時器上溢，中斷中取反LED.現(xiàn)象：LED 周期2秒閃爍。主要代碼如下：TIM_DeInit(TIM2);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2000; //ARR的值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //采樣分頻TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_PrescalerConfig(TIM2,0x8C9F,TIM_PSCReloadMode_Immediate);//時鐘分頻系數(shù)36000，所以定時器時鐘為2KTIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);//禁止ARR預(yù)裝載緩沖器TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //開啟時鐘解釋一下，首先得配好ARR，這是必須地。然后配置預(yù)分頻，為什么我先配為0再用TIM_PrescalerConfig(TIM2,0x8C9F,TIM_PSCReloadMode_Immediate)配呢，原來PSC也有個預(yù)裝載功能，卻不像ARR和CRR那樣有相關(guān)的位控制立即裝載或更新事件裝載。也就是說只能更新事件來裝載。在上面函數(shù)中手工產(chǎn)生了一個更新事件，使PSC立刻生效。CK_DIV暫時沒用到。計數(shù)模式配置為向上計數(shù)。然后在中斷中做下LED取反就可以了。
溢出周期怎么算？在這個實驗里AHB為72M，APB1為36M，所以CK_INT為72M，36000分頻變?yōu)?K.ARR=2000，所以1秒溢出1次。
相關(guān)寄存器：
CR1
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | | | | | CKD[1:0] | ARPE | CMS[1:0] | DIR | OPM | URS | UDIS | CEN |
ARR
PSC
接下來的4個實驗跟輸出通道有關(guān)系
實驗2
TIMER-2:強置輸出
現(xiàn)象：LED 常亮
例子比較簡單關(guān)鍵是配好輸出通道
CCER
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | CC4P | CC4E | | | CC3P | CC3E | | | CC2P | CC2E | | | CC1P | CC1E |
CCMR（輸出）
OC2CE | OC2M[2:0] | OC2PE | OC2FE | CC2S | OC1CE | OC1M[2:0] | OC1PE | OC1FE | CC1S |
將通道1配為輸出，輸出使能，輸出極性選擇好，輸出模式選擇好就可以了。在V100實驗板上PC6-9接了LED，剛好對應(yīng)著TIMER3重映射后的輸出，注意程序里的AFIO函數(shù)。
實驗3
TIMER-3:輸出比較
現(xiàn)象：LED 2秒的周期閃爍。
跟上個實驗配置大致相同，只是把輸出模式改為翻轉(zhuǎn)功能，并且CRR要配好，當(dāng)CRR=CNT時翻轉(zhuǎn)輸出。
實驗4
TIMER-4:PWM輸出
現(xiàn)象：輸出4種不同占空比的PWM波，4個LED亮度不同。
實驗5
TIMER-7:單脈沖方式
現(xiàn)象：LED 只閃爍一次。
將上個實驗加一句話
TIM_SelectOnePulseMode(TIM3,TIM_OPMode_Single); //設(shè)置單脈沖模式
就是這個實驗。其實手冊上關(guān)于此實驗的本意是由一個外部觸發(fā)使能計數(shù)器，然后產(chǎn)生一個脈沖的，這里還沒涉及從模式所以簡化處理。
涉及寄存器
CR1
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | | | | | CKD[1:0] | ARPE | CMS[1:0] | DIR | OPM | URS | UDIS | CEN |
接下來再做兩個輸入的實驗
實驗6
TIMER-5：輸入捕獲模式。
現(xiàn)象：通過V100的JOYSTICK鍵的SELECT鍵進(jìn)入捕獲，硬件仿真看CRR的值。
首先是基本的配置：ARR的值、時鐘PSC、采樣CKD、計數(shù)方式。
然后配置輸入通道。
選擇輸入捕獲模式、輸入極性、把T1配到CC1上、選好輸入的濾波跟分頻，就可以了。
講下輸入濾波功能，在此實驗中Fdts=CK_INT/2,Fsample=Fdts/4,所以定時器時鐘為2K，所以采樣周期為4ms。才8次的話周期小于32ms的干擾會濾除。
相關(guān)寄存器
CR1
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | | | | | CKD[1:0] | ARPE | CMS[1:0] | DIR | OPM | URS | UDIS | CEN |
PSC
ARR
CCMR1（輸入）
IC2F[3:0] | IC2PSC[1:0] | CC2S[1:0] | IC1F[3:0] | IC1PSC[1:0] | CC1S[1:0] |
CCER
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| | CC4P | CC4E | | | CC3P | CC3E | | | CC2P | CC2E | | | CC1P | CC1E |
實驗7
TIMER-6:PWM輸入
現(xiàn)象：由TIMER3輸出通道1產(chǎn)生一路周期2秒占空比50%的PWM波，飛線到TIMER4的輸入通道1，有TIMER4來測量該PWM得周期和占空比。
在做實驗之前引入三種從模式控制：復(fù)位、觸發(fā)、門控。通過SMCR選擇后可以進(jìn)入這三種從模式
SMCR
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10
ETP | ECE | ETPS[1:0] | ETF[3:0] | MSM | TS[2:0] | | SMS[2:0] |
SMS: 100 101 110
復(fù)位 門控 觸發(fā)
所謂從模式簡單理解就是受控于別人了，包括何時啟動、何時停止、何時復(fù)位。相關(guān)作用請看手冊。提示一點就是進(jìn)入這三種模式后時鐘是誰的問題？肯定不是外部時鐘1了，可以是內(nèi)部時鐘和外部時鐘2.
接著看實驗，PWM方式的原理是這樣的，如前文提到過輸入時可以把T1映射到CC1上去同時映射到CC2上，將CC1和CC2的捕獲邊沿搞成相反的，比如CC1捕獲T1上升沿，CC2捕獲T1下降沿，還要再設(shè)置T1為復(fù)位從模式，上升沿有效，這樣T1上升沿后計數(shù)器開始計數(shù)。下降沿CC2捕獲發(fā)生，此為PWM占空比，在來一個上升沿，CC1捕獲發(fā)生此為PWM周期。注意CC1捕獲的第一次無效。
這是從模式跟輸入捕獲的一種組合使用，從模式還可以跟輸出比較組合使用。比如手冊上的單脈沖實驗。
接著做4個實驗跟定時器的級聯(lián)和定時器同步有關(guān)系，在實驗前先得說說主模式的問題。在CR2寄存器中的MMS位決定了定時器的主模式方式，即決定TRGO.幾種方式可以參看手冊。要說明一點就是一個定期器既可以是主模式同時它也是從模式，這就好像你是一個中層干部一樣，既可以領(lǐng)導(dǎo)別人同時又被別人領(lǐng)導(dǎo)，這個不沖突的。
簡單介紹下4個實驗。
實驗8
TIMER-8: TIMER2作為TIMER3的分頻器.
現(xiàn)象：LED以10秒周期閃爍。
TIMER3配置為PWM輸出，但是始終有TIMER2的溢出時間頻率來提供，其溢出頻率為100Hz所以TIMER3PWM的周期為10S.
實驗9
TIMER-9:TIMER2來使能TIMER3.
現(xiàn)象：LD1前15秒以1秒的周期閃爍，后15秒熄掉，然后下個15秒再閃爍如此循環(huán)。
在這個實驗里TIEMR3輸出一個周期1秒的PWM波，仍然驅(qū)動LD1閃爍。同時從模式配成門控模式，TIEMR2將OC1作為TRGO，OC1是一個周期30S占空比50%的PWM波。
實驗10
TIMER-10: IMER2啟動TIMER3
現(xiàn)象：上電后延遲15秒LD1以1秒的周期閃爍。
此實驗跟上個實驗配置差不多只要把TIMER3有門控改為觸發(fā)方式即可。
實驗11
TIMER-11: TIMER4的通道1同時出發(fā)TIMER4和TIMER3兩個定時器
現(xiàn)象：按下JOYSTICK的“選擇”鍵同時出發(fā)兩個定時器開始。同時TIMER3驅(qū)動LD1以1秒周期閃爍。
以上4個實驗實際上是主模式和從模式的組合以及主模式和外部時鐘1的組合。其實根據(jù)自己的需要還可以做出多種組合，這就是STM32定時器強大的地方。
最后多熟悉下庫函數(shù)，關(guān)于TIM的庫（2.0版本），本人認(rèn)為有兩點錯誤：
1、 TIM.C中CR1_CounterMode_Mask 的值為0x039F應(yīng)該改為0x038F這樣才能覆蓋CR1的DIR位。2、 TIM.C中TIM_PrescalerConfig函數(shù)原文if (TIM_PSCReloadMode == TIM_PSCReloadMode_Immediate){TIMx->EGR |= TIM_EventSource_Update;}else{TIMx->EGR &= TIM_EventSource_Update;}紅色的這句好像不對吧？應(yīng)該TIMx->EGR&=～ TIM_EventSource_Update;才對吧。
stm32通用定時器
STM32的定時器是個強大的模塊，定時器使用的頻率也是很高的，定時器可以做一些基本的定時，還可以做PWM輸出或者輸入捕獲功能。
時鐘源問題：
名為TIMx的有八個，其中TIM1和TIM8掛在APB2總線上，而TIM2-TIM7則掛在
APB1總線上。其中TIM1&TIM8稱為高級控制定時器（advanced controltimer).他們所在的APB2總線也比APB1總線要好。APB2可以工作在72MHz下，而APB1最大是36MHz。
定時器的時鐘不是直接來自APB1或APB2，而是來自于輸入為APB1或APB2的一個倍頻器。
下面以定時器2~7的時鐘說明這個倍頻器的作用：當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率；當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為其它數(shù)值(即預(yù)分頻系數(shù)為2、4、8或16)時，這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率兩倍。
假定AHB=36MHz，因為APB1允許的最大頻率為36MHz，所以APB1的預(yù)分頻系數(shù)可以取任意數(shù)值；當(dāng)預(yù)分頻系數(shù)=1時，APB1=36MHz，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz(倍頻器不起作用)；當(dāng)預(yù)分頻系數(shù)=2時，APB1=18MHz，在倍頻器的作用下，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz。
有人會問，既然需要TIM2~7的時鐘頻率=36MHz，為什么不直接取APB1的預(yù)分頻系數(shù)=1？答案是：APB1不但要為TIM2~7提供時鐘，而且還要為其它外設(shè)提供時鐘；設(shè)置這個倍頻器可以在保證其它外設(shè)使用較低時鐘頻率時，TIM2~7仍能得到較高的時鐘頻率。
再舉個例子：當(dāng)AHB=72MHz時，APB1的預(yù)分頻系數(shù)必須大于2，因為APB1的最大頻率只能為36MHz。如果APB1的預(yù)分頻系數(shù)=2，則因為這個倍頻器，TIM2~7仍然能夠得到72MHz的時鐘頻率。能夠使用更高的時鐘頻率，無疑提高了定時器的分辨率，這也正是設(shè)計這個倍頻器的初衷。
TIM通用定時器配置步驟：
1.配置TIM時鐘 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);2.定時器基本配置void TIM2_Configuration(void){ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure ; TIM_DeInit(TIM2); //復(fù)位TIM2定時器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5; // 2.5ms TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000; // 分頻36000 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 時鐘分頻 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數(shù)方向向上計數(shù) TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); }TIM_Period設(shè)置了在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值。它的取值必須在0x0000和0xFFFF之間。TIM_Prescaler設(shè)置了用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值。它的取值必須在0x0000和0xFFFF之間。TIM_ClockDivision的作用是做一段延時，一般在特殊場合的時候會用到，可不關(guān)心。TIM_CounterMode選擇了計數(shù)器模式�！ IM_CounterMode_Up TIM向上計數(shù)模式 TIM_CounterMode_Down TIM向下計數(shù)模式 TIM_CounterMode_CenterAligned1 TIM中央對齊模式1計數(shù)模式 TIM_CounterMode_CenterAligned2 TIM中央對齊模式2計數(shù)模式 TIM_CounterMode_CenterAligned3 TIM中央對齊模式3計數(shù)模式單片機時鐘頻率72MHz，APB1 二分頻36MHz，故TIM2自動2倍頻至72MHz，故定時器中斷頻率為72000000/36000/5=400Hz3.使能定時器中斷TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);4.配置NVIC。 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);5.寫中斷函數(shù)void TIM2_IRQHandler(void){......//中斷處理}
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