stm32-定时器

- Date:2023-07-18

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• Tags: #stm32 #定时器
  [[2023-07]]

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软件定时原理

定时器定时原理

定时器核心就是计数器
使用精准的时基，通过硬件的方式，实现定时功能

STM32 定时器分类

定时器特性表

F1

8 个定时器，可以计数 0-65535 数，

STM32 基本，通用，高级功能整体区

- Date:2023-07-18

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• Tags: #stm32 #定时器
  [[2023-07]]

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基本定时器简介（了解）

1. 基本定时器 TIM6 TIM7
2. 16 位递增计数器（计数值：0~65535）
3. 16 位预分频器（分频系数：1~65536）
   1. 因此设置为 0 的时候为 1 分频，1 为 2 分频
4. 可用于触发 DAC
5. 在更新事件（计数器溢出）时，会产生中断/DMA 请求

基本定时器框图（熟悉）

经过 psc 得到计数器的工作频率，来一个时钟就加一
溢出条件，计数到影子寄存器里面的数字，psc 和自动重转载寄存器都有影子，不能直接访问影子，但是起作用的就是影子，得产生一个事件的时候会把重装载值放到影子里面
u 事件：update，更新事件，可以产生中断和 mda（需要配置，默认不产生），默认产生更新事件，将预装载的寄存器值（psc，自动重装载寄存器）加载到影子，然后起作用

定时器计数模式及溢出条件（熟悉）

实例

递增模式

psc=1，arr=36

递减模式

中心对齐模式

psc=0，arr=6
CNT=ARR-1=5、CNT=1
类似斯密特触发器的感觉
递增时溢出，上溢
递减时溢出，下溢

定时器中断实验相关寄存器（了解）

TIM6 和 TIM7 控制寄存器 1(TIMx_CR1)

没有缓存，直接就改（减少操作寄存器的误差，需要一些时间）
有缓存，当触发事件的时候才会更改

TIM6 和 TIM7 DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)

用于使能更新中断

TIM6 和 TIM7 状态寄存器(TIMx_SR)

用于判断是否发生了更新中断，由硬件置 1，软件清零

TIM6 和 TIM7 计数器(TIMx_CNT)

计数器实时数值，可用于设置计时器初始值，范围：0~65535

TIM6 和 TIM7 预分频器(TIMx_PSC)

用于设置预分频系数，范围：0~65535，实际预分频系数等于 PSC+1

TIM6 和 TIM7 自动重装载寄存器(TIMx_ARR)

用于设置自动重装载值，范围：0~65535

定时器溢出时间计算方法（掌握）

T_out是定时器溢出时间
F_t是定时器的时钟源频率（未分频）
ARR 是自动重装载寄存器的值
PSC 是预分频器寄存器的值

定时器中断实验配置步骤（掌握）

#配置

1. 配置定时器基础工作参数
   1. HAL_TIM_Base_Init()
2. 定时器基础 MSP 初始化
   1. HAL_TIM_Base_MspInit()     配置 NVIC、CLOCK 等
3. 使能更新中断并启动计数器
   1. HAL_TIM_Base_Start_IT()放在 init 里面
4. 设置优先级，使能中断（msp_init 里面写）
   1. HAL_NVIC_SetPriority()、 HAL_NVIC_EnableIRQ()
5. 编写中断服务函数
   1. TIMx_IRQHandler() (.s 文件里面找到)等->HAL_TIM_IRQHandler()
6. 编写定时器更新中断回调函数 1. HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()（空函数，自己去重定义）
   

关键结构体介绍

typedef struct
{
    TIM_TypeDef *Instance;            /* 外设寄存器基地址 */
    TIM_Base_InitTypeDef Init;     /* 定时器初始化结构体*/
     ...
}TIM_HandleTypeDef;

typedef struct
{
    uint32_t Prescaler;                      /* 预分频系数PSC */
    uint32_t CounterMode;             /* 计数模式(基本定时器无效) */
    uint32_t Period;                           /* 自动重载值 ARR */
    uint32_t ClockDivision;             /* 时钟分频因子（基本定时器无效） */
    uint32_t RepetitionCounter;   /* 重复计数器寄存器的值（高级才用用） */
    uint32_t AutoReloadPreload; /* 自动重载预装载使能 */
} TIM_Base_InitTypeDef;

编程实战：定时器中断实验（掌握）

- Date:2023-07-19

• Time:10:06
• Subject: none
• Tags: #stm32#定时器
  [[2023-07]]

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通用定时器简介

1. TIM2/TIM3 /TIM4 /TIM5
2. 特性
   1. 16 位递增、递减、中 心对齐计数器（计数值：0~65535）
   2. 16 位预分频器（分频系数：1~65536）
   3. 可用于触发 DAC、ADC
   4. 在更新事件、触发事件、输入捕获、输出比较时，会产生中断/DMA 请求
   5. 4 个独立通道，可用于：输入捕获、输出比较、输出 PWM、单脉冲模式
   6. 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路（级联）
   7. 支持编码器和霍尔传感器电路等

通用定时器框图

触发时可到 itr0 的地方作为其他时钟的时钟源（级联）
输入捕获可以用于测量脉冲时间
写入比较值，计数器的值和影子的比较后，产生比较事件 occ1l（也会有比较中断）
左右两边的 ch 通道是分时复用

计数器时钟源

#时钟

通道一是双边沿检测，上升和下降沿都检测，检测两个
TI1FP1/2 经过边沿检测器，只能选择上升或者下降的，记一个数
ITR 用于级联，其他触发的事件进而作为时钟源

通用定时器 PWM 输出

#pwm

通用定时器输出比较部分框图介绍

捕获/比较通道 1 的主电路—输出部分

捕获/比较通道的输出部分（通道 1）

不同的通道，可以输出不同占空比的 pwm 波，可以配置某个 io 口为通道 1/2/3/4 的输出输入口，从而达到效果

通用定时器输出 PWM 原理

假设：递增计数模式
ARR：自动重装载寄存器的值
CCRx：捕获/比较寄存器 x 的值
当 CNT < CCRx，IO 输出 0
当 CNT >= CCRx，IO 输出 1
PWM 波周期或频率由 ARR 决定，PWM 波占空比由 CCRx 决定

PWM 模式

PWM 模式 1

递增：CNT < CCRx，输出有效电平
          CNT >= CCRx，输出无效电平
递减：CNT > CCRx，输出无效电平
          CNT <= CCRx，输出有效电平

PWM 模式 2

递增：CNT < CCRx，输出无效电平
          CNT >= CCRx，输出有效电平
递减：CNT > CCRx，输出有效电平
          CNT <= CCRx，输出无效电平
注：有/无效状态由 TIMx_CCER 决定
CCxP=0：OCx 高电平有效（默认）
CCxP=1：Ocx 低电平有效

坐标图

通用定时器 PWM 输出实验配置步骤

#配置

1. 配置定时器基础工作参数，初始化函数内（自己定义一个函数，然后把下面的函数放里面）
   1. HAL_TIM_PWM_Init()
2. 定时器 PWM 输出 MSP 初始化
   1. HAL_TIM_PWM_MspInit()     配置 NVIC、CLOCK、GPIO 等
3. 配置 PWM 模式/比较值等（这个主要来看）在初始化函数里面写
   1. HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()
4. 使能输出并启动计数器 在初始化函数里面写
   1. HAL_TIM_PWM_Start()
5. 修改比较值控制占空比(可选)
   1. __ HAL_TIM_SET_COMPARE()（宏）
6. 使能通道预装载(可选) 1. __ HAL_TIM_ENABLE_OCxPRELOAD()（宏）
   设置句柄，定义句柄钟的初始化结构体和基地址，看基本的定时器
   

typedef struct
{
   uint32_t OCMode;     /* 输出比较模式选择 8钟 */
   uint32_t Pulse;               /* 设置比较值 CCRX */
   uint32_t OCPolarity;       /* 设置输出比较极性 CCXP*/
   uint32_t OCNPolarity;    /* 设置互补输出比较极性(高级定时器才有tim1 8) */
   uint32_t OCFastMode;   /* 使能或失能输出比较快速模式（少用） */
   uint32_t OCIdleState;     /* 空闲状态下OC1输出 （高级里的互补输出）*/
   uint32_t OCNIdleState;  /* 空闲状态下OC1N输出 （高级里的互补输出） */
} TIM_OC_InitTypeDef;

通用定时器输入捕获实验

通用定时器输入捕获部分框图介绍（熟悉）

捕获/比较通道的输入部分（通道 1）

捕获/比较通道 1 的主电路—输入部分

cc1g 软件产生捕获
cc1e 硬件检测捕获

通用定时器输入捕获脉宽测量原理

以捕获测量高电平脉宽为例，纵坐标为计数器的值，横坐标事件
假设：递增计数模式
ARR：自动重装载寄存器的值
CCRx1：t1 时间点 CCRx 的值（设置为上升沿，吧检测到的时间的计数存到 ccrx，接着清零，然后设置下降沿检测）
CCRx2：t2 时间点 CCRx 的值
高电平期间，计时器计数的个数：N * (ARR+1) + CCRx2
先算出计数频率是 F_t/（psc+1）再取倒数为记一个数的时间，然后乘以上面的总个数即可

通用定时器输入捕获实验配置步骤

#配置

1. 配置定时器基础工作参数（在 gtim_timx_cap_chy_init 里，需要提前配置定时器句柄，外部设置
   1. HAL_TIM_IC_Init()
2. 定时器输入捕获 MSP 初始化（重定义 HAL_TIM_IC_MspInit
   1. HAL_TIM_IC_MspInit()     配置 NVIC、CLOCK、GPIO 等
3. 配置输入通道映射、捕获边沿等（在 gtim_timx_cap_chy_init 里，在内设置 ic 通道句柄
   1. HAL_TIM_IC_ConfigChannel()
4. 设置优先级，使能中断（在 msp 里面
   1. HAL_NVIC_SetPriority()、 HAL_NVIC_EnableIRQ()
5. 使能定时器更新中断（宏）（在自己定义的 gtim_timx_cap_chy_init 里
   1. __ HAL_TIM_ENABLE_IT()
6. 使能捕获、捕获中断及计数器（在 gtim_timx_cap_chy_init
   1. HAL_TIM_IC_Start_IT()
7. 编写中断服务函数（r 如 TIM5_IRQHandler（.s 里面找），再把它 define 为 GTIM_TIMX_CAP_IRQHandler
   1. TIMx_IRQHandler()等   -> HAL_TIM_IRQHandler()
8. 编写更新中断和捕获回调函数（重新定义下面两个
   1. HAL_TIM_PeriodElapsedCallback() HAL_TIM_IC_CaptureCallback()

相关 HAL 库函数介绍

关键结构体(HAL_TIM_IC_ConfigChannel)

typedef struct
{
    uint32_t ICPolarity;    /* 输入捕获触发方式选择，比如上升、下降沿捕获 */
    uint32_t ICSelection; /* 输入捕获选择，用于设置映射关系 */
    uint32_t ICPrescaler; /* 输入捕获分频系数(几次上升沿触发一次捕获事件) */
    uint32_t ICFilter;         /* 输入捕获滤波器设置 */
} TIM_IC_InitTypeDef;