STM32 定时器级联库说明文档

最新推荐文章于 2025-06-07 16:01:28 发布

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#stm32 #TIM #级联 #输入捕获 #PWM

本文档详细介绍了STM32定时器级联库的使用，包括目的、文件说明、软件层次、接口定义、定时器级联机制、使用流程、误差分析等内容。主要关注主从定时器的级联输出PWM和输入捕获功能，提供高精度的定时和信号测量。此外，还提供了全局变量、宏定义和函数接口的说明，以便于开发者理解和应用。

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STM32 定时器级联库说明文档

设计文档

版本历史

版本/状态	作者	参与者	发布日期	备注
V1.0	卢杰		2014/12/19	第一版本

1. 目的

本驱动库在于解决输出高精度长周期PWM波和高精度长周期捕捉外部信号。本模块是在STM32 3.5.0的库版本基础上编写。

2. 文件说明

文件有两个：

st_timer.c 主要包含函数实现,V1.0版本包括使用两个TIMx级联实现高精度长周期PWM输出,以及高精度长时间捕获外部信号。

st_timer.h 主要包括一些宏定义和声明调用等。

3. 软件层次说明

一般软件分为应用层、数据层和驱动层。本库属于硬件驱动层，提供的是:

1、理论输出最小分辨率为13.89ns(实际是1/72M,以下以13.89ns描述),范围为13.89ns*(4~4294967296)的PWM波。

2、理论捕获精度13.89ns，范围13.89ns*(4~4294967296)的外部信号，由于STM32中断处理需要时间,捕获下限不是13.89ns,是200k。

4. 接口定义说明

4.1. 硬件接口定义说明

4.1.1. 抽象STM32硬件配置定义

抽象STM32硬件配置的目的在于编写软件时可以方便操作。先来看定义的一个结构体如下：

typedef struct//结构体定义,这样方便处理

{

TIM_TypeDef* TIMx;//

uint32_t RCC_APBxPeriph_TIMx;//TIMx时钟

uint32_t RCC_APB2Periph_GPIOx;// TIMx的GPIO时钟

GPIO_TypeDef* GPIO_x1;//从定时器PWM输出或者输入捕获通道1

unsigned short GPIO_pin1;

GPIO_TypeDef* GPIO_x2; //从定时器PWM输出或者输入捕获通道2

unsigned short GPIO_pin2;

GPIO_TypeDef* GPIO_x3; //从定时器PWM输出或者输入捕获通道3

unsigned short GPIO_pin3;

GPIO_TypeDef* GPIO_x4; //从定时器PWM输出或者输入捕获通道4

unsigned short GPIO_pin4;

}TIMx_My_TypeDef;

//主定时器接口定义

TIMx_My_TypeDef TIMx_Master[6] = //只有TIM1/2/3/4/5/8可以作为主定时器,其它不可以

{

TIM1,RCC_APB2Periph_TIM1, RCC_APB2Periph_GPIOA,

GPIOA,GPIO_Pin_8, //TIM1_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_9, //TIM1_CH2

GPIOA,GPIO_Pin_10,//TIM1_CH3

GPIOA,GPIO_Pin_11 //TIM1_CH4

{

TIM2,RCC_APB1Periph_TIM2, RCC_APB2Periph_GPIOA,

GPIOA,GPIO_Pin_0,//TIM2_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_1,//TIM2_CH2

GPIOA,GPIO_Pin_2,//TIM2_CH3

GPIOA, GPIO_Pin_3//TIM2_CH4

{

TIM3,RCC_APB1Periph_TIM3, RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,

GPIOA,GPIO_Pin_6,//TIM3_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_7,//TIM3_CH2

GPIOB,GPIO_Pin_0,//TIM3_CH3

GPIOB, GPIO_Pin_1//TIM3_CH4

{

TIM4,RCC_APB1Periph_TIM4, RCC_APB2Periph_GPIOB,

GPIOB,GPIO_Pin_6,//TIM4_CH1

GPIOB,GPIO_Pin_7,//TIM4_CH2

GPIOB,GPIO_Pin_8,//TIM4_CH3

GPIOB, GPIO_Pin_9//TIM4_CH4

{

TIM5,RCC_APB1Periph_TIM5, RCC_APB2Periph_GPIOA,

GPIOA,GPIO_Pin_0,//TIM5_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_1,//TIM5_CH2

GPIOA,GPIO_Pin_2,//TIM5_CH3

GPIOA, GPIO_Pin_3//TIM5_CH4

{

TIM8,RCC_APB2Periph_TIM8, RCC_APB2Periph_GPIOC,

GPIOC,GPIO_Pin_6,//TIM8_CH1

GPIOC,GPIO_Pin_7,//TIM8_CH2

GPIOC,GPIO_Pin_8,//TIM8_CH3

GPIOC, GPIO_Pin_9//TIM8_CH4

}

};

//从定时器接口定义

TIMx_My_TypeDef TIMx_Slave[4] = //只有TIM2/3/4/5可以作从定时器,其它不可以

{

TIM2,RCC_APB1Periph_TIM2, RCC_APB2Periph_GPIOA,

GPIOA,GPIO_Pin_0,//TIM2_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_1,//TIM2_CH2

GPIOA,GPIO_Pin_2,//TIM2_CH3

GPIOA, GPIO_Pin_3//TIM2_CH4

{

TIM3,RCC_APB1Periph_TIM3, RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,

GPIOA,GPIO_Pin_6,//TIM3_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_7,//TIM3_CH2

GPIOB,GPIO_Pin_0,//TIM3_CH3

GPIOB, GPIO_Pin_1//TIM3_CH4

{

TIM4,RCC_APB1Periph_TIM4, RCC_APB2Periph_GPIOB,

GPIOB,GPIO_Pin_6,//TIM4_CH1

GPIOB,GPIO_Pin_7,//TIM4_CH2

GPIOB,GPIO_Pin_8,//TIM4_CH3

GPIOB, GPIO_Pin_9//TIM4_CH4

{

TIM5,RCC_APB1Periph_TIM5, RCC_APB2Periph_GPIOA,

GPIOA,GPIO_Pin_0,//TIM5_CH1

GPIOA,GPIO_Pin_1,//TIM5_CH2

GPIOA,GPIO_Pin_2,//TIM5_CH3

GPIOA, GPIO_Pin_3//TIM5_CH4

}

};

上面定义是STM32的GPIO是没有重映射的,对于重映射的,需要在这里的定义里面修改到对于的GPIO即可，其他不用修改。

4.2. 软件接口定义

4.2.1. 全局变量说明

本库的全部全局变量定义列举如下：

vu8 TIMxCH1_CAPTURE_STA=0;//输入捕获状态

vu32 CAPTURE_MSB = 0, CAPTURE_MSB1 = 0, CAPTURE_MSB2 = 0;//获得高16位值

vu32 CAPTURE_LSB = 1;//获得低16位值

TIM_TypeDef* TIMx_InputCapture_Master;//输入捕获主定时器,中断里使用

TIM_TypeDef* TIMx_InputCapture_Slave;//输入捕获从定时器,中断里使用

uint16_t TIMx_InputCapture_slave_Channel_x;//输入捕获从定时器通道,中断里使用

uint8_t TIMx_InputCapture_Polarity;//输入捕获极性,上升沿，下降沿和高低电平,中断里使用

double ExtSignalFreq = 0x00;//捕获频率值

double ExtSignalCounter = 0x00;//捕获脉冲值

uint8_t TIMx_IC_end_flag =0x00;//完成一次输入捕获标志

这些变量都是在输入捕获时时使用,下面详细介绍一下这几个全局变量的使用：

TIMxCH1_CAPTURE_STA：输入捕获状态,在第一次输入捕获时置1,在第二次输入捕获时置0，用于标记第几次进入输入捕获中断。

CAPTURE_MSB：该变量是根据CAPTURE_MSB1和CAPTURE_MSB2计算从定时器捕获次数,也就是主定时器溢出的次数，如果 CAPTURE_MSB1>CAPTURE_MSB2,计算公式是CAPTURE_MSB=0xFFFF-((CAPTURE_MSB1- CAPTURE_MSB2))-1;否则,计算公式是CAPTURE_MSB=(CAPTURE_MSB2-CAPTURE_MSB1)–1。

CAPTURE_MSB1：第一次输入捕获从定时器计数值

CAPTURE_MSB2：第二次输入捕获从定时器计数值

CAPTURE_LSB：发生第一次捕获时,主定时器处于复位模式,清零主定时器计数值并开始计数,发生第二次捕获时该变量记录下低16位值

TIMx_InputCapture_Master：输入捕获主定时器,能够设置的值包括TIM1/2/3/4/5/8,该变量在输入捕获初始化配置时,会在初始化函数里自动配置 ,无需关心

TIMx_InputCapture_Slave：输入捕获从定时器,能够设置的值包括TIM2/3/4/5, 该变量在输入捕获初始化配置时,会在初始化函数里自动配置,无需关心

TIMx_InputCapture_slave_Channel_x：输入捕获从定时器通道,能够设置的值包括TIM_Channel_1/2/3/4,该变量在输入捕获初始化配置时,会在初始化函数里自动配置,无需关心

TIMx_InputCapture_Polarity：输入捕获电平极性,包括TIM_ICPOLARITY_RISING(上升沿)、下降沿(TIM_ICPOLARITY_FALLING)、高电平(TIM_ICPOLARITY_HIGHT)和TIM_ICPOLARITY_LOW(低电平), 该变量在输入捕获初始化配置时,会在初始化函数里自动配置,无需关心

ExtSignalFreq：捕获频率值，该变量是外部需要使用到的，该变量是根据系统时钟、CAPTURE_MSB和CAPTURE_LSB计算得到,计算公式是ExtSignalFreq=(TIMxCLK_Freq/((CAPTURE_MSB*65536)+CAPTURE_LSB)),其中TIMxCLK_Freq是系统时钟频率,比如72M时取值72000000000

ExtSignalCounter：捕获脉冲值, 该变量供外部使用,该变量是根据CAPTURE_MSB和CAPTURE_LSB计算得到,计算公式是ExtSignalCounter = ((CAPTURE_MSB*65536)+CAPTURE_LSB)

TIMx_IC_end_flag：完成一次捕获标志,0x01表示捕获完成,使用完后及时清掉

总之：上述全局变量有TIMxCH1_CAPTURE_STA、CAPTURE_MSB、CAPTURE_LSB、TIMx_IC_end_flag、ExtSignalFreq和ExtSignalCounter是供外部使用的,其他的变量是实现级联内部调用的，无需关心。

4.2.2. 宏定义说明

本库的全部宏定义定义列举如下：

#define TIMxCLK_Freq 72000000000 /* in mHz */

#define TIM_ICPOLARITY_RISING ((uint8_t)0x01) //上升沿

#define TIM_ICPOLARITY_FALLING ((uint8_t)0x02) //下降沿

#define TIM_ICPOLARITY_HIGHT ((uint8_t)0x03) //高电平

#define TIM_ICPOLARITY_LOW ((uint8_t)0x04) //低电平

上面需要说明的是TIMxCLK_Freq,表示STM32主频时钟,72000000000表示72MHz，实际是放大3倍，提高计算精度。

4.2.3. 函数接口说明

void OutputCompare32BitMode_Config(TIM_TypeDef* TIMx_master,TIM_TypeDef* TIMx_slave, uint16_t TIM_slave_Channel_x,uint16_tTIMx_master_Period,uint16_t TIMx_slave_Period)

{

//函数实现省略

}

此函数是配置指定两个定时器级联后输出PWM波,只需要调用该函数即可在从定时器的相应通道的GPIO上测到设置的信号，其中参数介绍如下：

TIMx_master：指定主定时器,可设置成TIM1/2/3/4/5/8

TIMx_slave：指定从定时器,可设置成TIM2/3/4/5

TIM_slave_Channel_x：从定时器PWM输出通道,可设置为TIM_Channel_1/2/3/4

TIMx_master_Period：主定时器计数装载值,可设置为0x0000~0xFFFFF

TIMx_slave_Period：从定时器计数装载值, 可设置为0x0000~0xFFFFF

voidOutputCompare32BitMode_test(void)

{

//函数实现省略