stm32之定时器

最新推荐文章于 2025-04-21 16:52:47 发布

qq_51383470

最新推荐文章于 2025-04-21 16:52:47 发布

阅读量3.5k

点赞数 27

分类专栏：笔记文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_51383470/article/details/128661743

版权

笔记专栏收录该内容

6 篇文章

订阅专栏

一.定时器详解

1.定时器分类

二.基本定时器TIM6,TM7

1.基本定时器功能框图（时基）

1.1 时钟源

定时器时钟 TIMxCLK ，即内部时钟 CK_INT ，经 APB1 预分频器后分频提供，如果 APB1 预分频系数等于1 ，则频率不变，否则频率乘以 2 ，库函数中 APB1 预分频的系数即 PCLK1=36M ，所以定时器时钟TIMxCLK=36*2=72M 。

详见如图

1.2计数器时钟

定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT ，用来驱动计数器计数。 PSC 是一个 16 位的预分频器，可以对定时器时钟TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。具体计算方式为： CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1) 。加1的原因是由于起始值是从0开始的。

1.3 计数器

计数器 CNT 是一个 16位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535 。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

1.4 自动重装载寄存器ARR

自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。

1.5 定时时间的计算

定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在CK_CNT的驱动下，计一个数的时间则是CK_clk 的倒数，等于： 1/ （ TIMxCLK/(PSC+1) ），产生一次中断的时间则等于：1/（ CK_CLK*ARR ）。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time ，用来记录中断的次数，那么就可以计算出我们需要的定时时间等于：1/CK_CLK*(ARR+1)*time 。

总结定时时间为72000000/(PSC+1)=CK_CNT, tiime = (1/CK_CNT)*(ARR+1)

2.定时器初始化结构体（时基部分初始化不仅仅使用于基本定时器，所有的定时器都需要用到该部分）

2.1 结构体代码如下

typedefstruct{
    uint16_tTIM_Prescaler;        //预分频器


    uint16_tTIM_CounterMode;    //计数模式

    uint32_tTIM_Period;     //定时器周期

    uint16_tTIM_ClockDivision;  //时钟分频

    uint8_tTIM_RepetitionCounter; //重复计算器

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

(1)TIM_Prescaler ：定时器预分频器设置，时钟源经该预分频器才是定时器时钟，它设定 TIMx_PSC寄存器的值。可设置范围为0 至 65535 ，实现 1 至 65536 分频。

(2)TIM_CounterMode ：定时器计数方式，可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数，即TIMx_CNT 只能从 0 开始递增，并且无需初始化。

(3)TIM_Period（ARR）：定时器周期，实际就是设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为0 至 65535 。

(4)TIM_ClockDivision ：时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比，基本定时器没有此功能，不用设置。

(5)TIM_RepetitionCounter ：重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容易控制输出PWM 的个数。这里不用设置。

3.程序配置步骤

1) 开定时器时钟 TIMx_CLK,x[6,7] ；

(2) 初始化时基初始化结构体；

(3) 使能 TIMx,x[6,7]update 中断；

(4) 打开定时器；

(5) 编写中断服务程序

通用定时器和高级定时器的定时编程要点跟基本定时器差不多，只是还要再选择下计数器的计

数模式，是向上还是向下。因为基本定时器只能向上计数，且没有配置计数模式的寄存器，默认

是向上。

三. 高级定时器和通用定时器

1.高级定时器

1.1 功能框图

1.2 时钟源

高级控制定时器有四个时钟源可选：

• 内部时钟源 CK_INT

• 外部时钟模式 1 ：外部输入引脚 TIx （ x=1,2,3,4 ）

• 外部时钟模式 2 ：外部触发输入 ETR

• 内部触发输入 (ITRx)

1.3 内部时钟源 (CK_INT)

内部时钟 CK_INT 即来自于芯片内部，等于 72M ，一般情况下，我们都是使用内部时钟。当从模式控制寄存器 TIMx_SMCR 的 SMS 位等于 000 时，则使用内部时钟。

1.4 控制器

高级控制定时器控制器部分包括触发控制器、从模式控制器以及编码器接口。触发控制器用来针对片内外设输出触发信号，比如为其它定时器提供时钟和触发 DAC/ADC 转换。

编码器接口专门针对编码器计数而设计。从模式控制器可以控制计数器复位、启动、递增 / 递减、计数。有关控制器部分只需熟练阅读寄存器描述即可。

1.5 时基单元

原理图同基本定时器，但计数方式不同于基本定时器和增加一个重复计数器RCR

高级控制定时器的计数器有三种计数模式，分别为递增计数模式、递减计数模式和递增 /递减 (中心对齐) 计数模式。

(1) 递增计数模式下，计数器从 0 开始计数，每来一个 CK_CNT 脉冲计数器就增加 1 ，直到计数器的值与自动重载寄存器 ARR 值相等，然后计数器又从 0 开始计数并生成计数器上溢事件，计数器总是如此循环计数。/*如果禁用重复计数器，在计数器生成上溢事件就马上生成更新事件 (UEV) ；如果使能重复计数器，每生成一次上溢事件重复计数器内容就减 1 ，直到重复计数器内容为 0 时才会生成更新事件。*/

(2) 递减计数模式下，计数器从自动重载寄存器 ARR 值开始计数，每来一个 CK_CNT 脉冲计数器就减 1 ，直到计数器值为 0 ，然后计数器又从自动重载寄存器 ARR 值开始递减计数并生成计数器下溢事件，计数器总是如此循环计数。/*如果禁用重复计数器，在计数器生成下溢事件就马上生成更新事件；如果使能重复计数器，每生成一次下溢事件重复计数器内容就减 1 ，直到重复计数器内容为 0 时才会生成更新事件。*/

(3) 中心对齐模式下，计数器从 0 开始递增计数，直到计数值等于 (ARR-1) 值生成计数器上溢事件，然后从 ARR 值开始递减计数直到 1 生成计数器下溢事件。然后又从 0 开始计数，如此循环。每次发生计数器上溢和下溢事件都会生成更新事件。

重复计数器 RCR

在基本 / 通用定时器发生上 / 下溢事件时直接就生成更新事件，但对于高级控制定时器却不是这样，高级控制定时器在硬件结构上多出了重复计数器，在定时器发生上溢或下溢事件是递减重复计数器的值，只有当重复计数器为 0 时才会生成更新事件。在发生 N+1 个上溢或下溢事件 (N 为 RCR 的值) 时产生更新事件。

2. 输入捕获

输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉宽和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种。输入捕获的大概的原理就是，当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器 CNT 的值锁存到捕获寄存器 CCR 中，把前后两次捕获到的 CCR 寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。（注意这个）

2.1 原理框图

2.1.1 输入通道

需要被测量的信号从定时器的外部引脚 TIMx_CH1/2/3/4 进入，通常叫 TI1/2/3/4 ，在后面的捕获讲解中对于要被测量的信号我们都以 TIx 为标准叫法。

2.1.2 输入滤波器和边沿检测器

当输入的信号存在高频干扰的时候，我们需要对输入信号进行滤波，即进行重新采样，根据采样定律，采样的频率必须大于等于两倍的输入信号。比如输入的信号为 1M ，又存在高频的信号干扰，那么此时就很有必要进行滤波，我们可以设置采样频率为 2M ，这样可以在保证采样到有效信号的基础上把高于 2M 的高频干扰信号过滤掉。

滤波器的配置由 CR1 寄存器的位 CKD[1:0] 和 CCMR1/2 的位 ICxF[3:0] 控制x为通道第几个。从 ICxF 位的描述可知，采样频率 f SAMPLE 可以由 f CK_INT 和 f DTS 分频后的时钟提供，其中是 f CK_INT 内部时钟， f DTS是 f CK_INT 经过分频后得到的频率，分频因子由 CKD[1:0] 决定，可以是不分频， 2 分频或者是 4 分频。

边沿检测器用来设置信号在捕获的时候是什么边沿有效，可以是上升沿，下降沿，或者是双边沿，具体的由 CCER 寄存器的位 CCxP 和 CCxNP 决定。

2.1.3 捕获通道

捕获通道就是图中的 IC1/2/3/4 ，每个捕获通道都有相对应的捕获寄存器 CCR1/2/3/4 ，当发生捕获的时候，计数器 CNT 的值就会被锁存到捕获寄存器中。这里我们要搞清楚输入通道和捕获通道的区别，输入通道是用来输入信号的，捕获通道是用来捕获输入信号的通道，一个输入通道的信号可以同时输入给两个捕获通道。比如输入通道TI1 的信号经过滤波边沿检测器之后的 TI1FP1 和 TI1FP2 可以进入到捕获通道 IC1 和 IC2 ，其实这就是我们后面要讲的 PWM 输入捕获，只有一路输入信号（ TI1 ）却占用了两个捕获通道（ IC1 和 IC2 ）。当只需要测量输入信号的脉宽时候，用一个捕获通道即可。输入通道和捕获通道的映射关系具体

由寄存器 CCMRx 的位 CCxS[1:0] 配置。

2.1.4 预分频器

ICx 的输出信号会经过一个预分频器，用于决定发生多少个事件时进行一次捕获。具体的由寄存器 CCMRx 的位 ICxPSC 配置，如果希望捕获信号的每一个边沿，则不分频。

2.1.5 捕获寄存器CCR

经过预分频器的信号 ICxPS 是最终被捕获的信号，当发生捕获时（第一次），计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，还会产生 CCxI 中断，相应的中断位 CCxIF （在 SR 寄存器中）会被置位，通过软件或者读取 CCR 中的值可以将 CCxIF 清 0 。如果发生第二次捕获（即重复捕获： CCR 寄存器中已捕获到计数器值且 CCxIF 标志已置 1 ），则捕获溢出标志位 CCxOF （在 SR 寄存器中）会被置位，CCxOF 只能通过软件清零。

2.2 输入捕获结构体

typedef struct {
     uint16_t TIM_Channel; // 输入通道选择
     uint16_t TIM_ICPolarity; // 输入捕获边沿触发选择,可选上升沿触发.下降沿触发或边沿跳变触发
     uint16_t TIM_ICSelection; // 输入捕获选择
     uint16_t TIM_ICPrescaler; // 输入捕获预分频器
     uint16_t TIM_ICFilter; // 输入捕获滤波器
 } TIM_ICInitTyp

(3) TIM_ICSelection ：输入通道选择，捕获通道 ICx 的信号可来自三个输入通道，分别为

TIM_ICSelection_DirectTI 、 TIM_ICSelection_IndirectTI 或 TIM_ICSelection_TRC ，(直接映射或者间接映射)具体的区别见图输入通道与捕获通道 IC 的映射图。如果是普通的输入捕获， 4 个通道都可以使用，如果是 PWM 输入则只能使用通道 1 和通道 2 。

(4) TIM_ICPrescaler ：输入捕获通道预分频器，可设置 1 、 2 、 4 、 8 分频，它设定 CCMRx 寄存器的 ICxPSC[1:0] 位的值。如果需要捕获输入信号的每个有效边沿，则设置 1 分频即可。

(5) TIM_ICFilter ：输入捕获滤波器设置，可选设置 0x0 至 0x0F 。 一般我们不使用滤波器，即设置为 0。

2.3 断路和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 用于断路和死区参数的设置

typedef struct {
     uint16_t TIM_OSSRState; // 运行模式下的关闭状态选择
     uint16_t TIM_OSSIState; // 空闲模式下的关闭状态选择
     uint16_t TIM_LOCKLevel; // 锁定配置
     uint16_t TIM_DeadTime; // 死区时间
     uint16_t TIM_Break; // 断路输入使能控制
     uint16_t TIM_BreakPolarity; // 断路输入极性
     uint16_t TIM_AutomaticOutput; // 自动输出使能
 } TIM_BDTRInitTypeDef;

3.输出比较

输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号，有冻结、将通道 X （ x=1,2,3,4 ）设置为匹配时输出有效电平、将通道 X 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变为无效电平、强制变为有效电平、PWM1 和 PWM2 这八种模式，具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0] 配置。其中 PWM 模式是输出比较中的特例，使用的也最多。

3.1 原理框图

3.1.1 比较寄存器

当计数器 CNT 的值跟比较寄存器 CCR 的值相等的时候，输出参考信号 OCxREF 的信号的极性就会改变，其中 OCxREF=1 （高电平）称之为有效电平， OCxREF=0 （低电平）称之为无效电平，并且会产生比较中断 CCxI ，相应的标志位 CCxIF （ SR 寄存器中）会置位。然后 OCxREF 再经过一系列的控制之后就成为真正的输出信号 OCx/OCxN 。

3.1.2 死区发生器

在生成的参考波形 OCxREF 的基础上，可以插入死区时间，用于生成两路互补的输出信号 OCx 和 OCxN ，死区时间的大小具体由 BDTR 寄存器的位 DTG[7:0] 配置。死区时间的大小必须根据与输出信号相连接的器件及其特性来调整。下面我们简单举例说明下带死区的 PWM 信号的应用，

我们以一个板桥驱动电路为例。

在这个半桥驱动电路中， Q1 导通，Q2 截止，此时我想让 Q1 截止 Q2 导通，肯定是要先让 Q1 截止一段时间之后，再等一段时间才让 Q2 导通，那么这段等待的时间就称为死区时间，因为 Q1 关闭需要时间（由 MOS 管的工艺决定）。如果 Q1 关闭之后，马上打开 Q2 ，那么此时一段时间内相当于 Q1 和 Q2 都导通了，这样电路会短路。图带死区插入的互补输出是针对上面的半桥驱动电路而画的带死区插入的 PWM 信号，图中的死区时间要根据 MOS 管的工艺来调节。

在输出比较的输出控制中，参考信号 OCxREF 在经过死区发生器之后会产生两路带死区的互补信号 OCx_DT 和 OCxN_DT （通道 1~3 才有互补信号，通道 4 没有，其余跟通道 1~3 一样），这两路带死区的互补信号然后就进入输出控制电路，如果没有加入死区控制，那么进入输出控制电路的信号就直接是 OCxREF 。

3.2 输出比较结构体

typedef struct {
         uint16_t TIM_OCMode; // 比较输出模式
         uint16_t TIM_OutputState; // 比较输出使能
         uint16_t TIM_OutputNState; // 比较互补输出使能
         uint32_t TIM_Pulse; // 脉冲宽度
         uint16_t TIM_OCPolarity; // 输出极性,输出控制高电平有效还是低电平有效
         uint16_t TIM_OCNPolarity; // 互补输出极性，互补输出控制高电平有效还是低电平有效
         uint16_t TIM_OCIdleState; // 空闲状态下比较输出状态，1为空闲高电平，0为空闲低电平
         uint16_t TIM_OCNIdleState; // 空闲状态下比较互补输出状态,1为空闲高电平，0为空闲低电平
 } TIM_OCInitTypeDef;

3.4 编程步骤

(1) 定时器用到的 GPIO 初始化

(2) 定时器时基结构体 TIM_TimeBaseInitTypeDef 初始化

(3) 定时器输出比较结构体 TIM_OCInitTypeDef 初始化

(4) 定时器刹车和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 初始化