STM32学习笔记——定时器

目录

一、定时器功能概述

1、基本定时器（TIM6&TIM7）

工作原理

时序

2、通用计时器（TIM2&TIM3&TIM4&TIM5）

时钟源

外部时钟源模式1&2

外部时钟源模式2

外部时钟源模式1

定时器的主模式输出

输入捕获

3、高级定时器（TIM1&TIM8）

重复计数器

DTG（Dead Time Generate）死区生成

刹车输入

二、定时器相关寄存器

1、TIMx_CR1/2 (TIMx_Control Register1/2) TIMx控制寄存器

2、TIMx_SMCR (TIMx_Slave Mode Control Register) 从模式控制器寄存器

3、TIMx_DIER (TIMx_DMA/Interrupt Enable Register) DMA/中断使能寄存器

4、TIMx_SR (TIMx_Status Register) 状态寄存器

5、TIMx_EGR (TIMx_Event Generation Register) 事件生成寄存器

6、TIMx_CCMR1/2 (TIMx_Capture/Compare Mode Register 1/2) 捕获比较寄存器1/2

7、TIMx_CCER (TIMx_Capture/Compare Enable Register) 捕获比较使能寄存器

8、TIMx_CNT (TIMx_Counter) 计数寄存器

9、TIMx_PSC (TIMx_Prescaler) 预分频寄存器

10、TIMx_ARR (TIMx_Auto-Reload Register) 自动重载寄存器

11、TIMx_CCR1/2/3/4 (TIMx_Capture/Compare Register1/2/3/4) 捕获/比较寄存器1/2/3/4

12、TIMx_DCR (TIMx_DMA Control Register) DMA控制寄存器

13、TIMx_DMAR (TIMx_DMA Address for Full Transfer) 全DMA传输地址寄存器

三、定时器配置

---

一、定时器功能概述

        “在STM32中，定时器一共分为基本定时器、通用定时器、高级定时器三种，定时器是STM32众多外设中的一个。”

        定时器顾名思义，即用作定时的外设，主要部分是一个带有自动重装载的16位累加计数器，计数器的时钟通过一 个预分频器得到。

        计数器寄存器（TIMx_CNT）、预分频器寄存器（TIMx_PSC）、自动重装载寄存器（TIMx_ARR）组成一个时基单元。

1、基本定时器（TIM6&TIM7）

        基本定时器有两大功能，一是定时功能，二是用于专门驱动数模转换器（DAC）。

        基本定时器分别是TIM6和TIM7，两者在功能上完全一致且互相独立，可同时使用。

工作原理

        基本定时器带有一个独立的、向上递增的可编程的计数器。当给自动重装载寄存器（TIMx_ARR）设置一个值并使能后，计数寄存器（TIMx_CNT）将从0开始向上计数。当计数寄存器与自动重装载寄存器相同的时候，就会产生一个向上溢出中断，并将计数寄存器中的值清零。

图1.1 基本定时器框图

        如图1.1，芯片本身无法完成计时，所以用户若想知道过去了多长时间则必须选择时钟源获取时间。一般来说，基本定时器只能从内部时钟获取时钟源。内部时钟（CK_INT）经过控制器后直接接到了预分频器寄存器（TIMx_PSC），并且变成了CK_PSC，可以认为CK_PSC就是CK_INT。根据不同需求，将会对时钟频率进行分割，得到一个新的输出的时钟频率CK_CNT。此后，时基单元正常工作。

时序

图1.2 预分频系数从1变到2的计数器时序图

        如图1.2，线1代表计数器开始使能（enable），在使能之前定时器时钟不运行；使能后定时器时钟在线3之前未分频，在线3之后二分频，并且此时计数器寄存器达到自动重装值，在线3时清零，之后从0重新计数。与此同时，在线3还会产生一个更新事件。下面的预分频器控制寄存器用于用户读写分频系数，并不直接影响分频。预分频器缓冲器又叫作影子寄存器，顾名思义，起缓冲作用，直接影响分频。它的作用是防止在计数过程中突然改变分频值造成的前后频率不一致。它会等到下一个计数周期，也就是线3时才会生效。预分频器计数器每次回到0时输出一个脉冲，对应线3和线4。

图1.2 预分频系数从1变到4的计数器时序图

        图1.2与图1.1原理相同，便不做赘述。

---

*内部时钟的频率一般是72MHz，预分频器写0代表一分频，写1代表二分频。可以这样简单记忆：分频就像切黄瓜，一刀（预分频器写1）两断（二分频），两刀三断...

---

2、通用计时器（TIM2&TIM3&TIM4&TIM5）

“通用定时器是在基本定时器的基础上，引入了外部引脚，通用定时器不仅仅能定时，还以定时为基础，发展出测量输入信号的脉冲长度（输入捕获）或者产生输出波形（输出比较和PWM）等功能。”

图2.1 通用定时器框图

时钟源

        通用定时器除了内部时钟外，还可以选择外部时钟作为时钟源。

图2.2 内部时钟源

选择外部时钟作为时钟源时，有四个输入通道，即TIMx_CH1/2/3/4，具体选择哪一个由用户配置。

外部时钟源模式1&2

图2.3 外部时钟源模式2外部触发输入模块

        外部时钟信号从TIM2_ETR （PA0引脚）进来后，经过极性选择和边沿检测器和预分频器，兵分两路。

外部时钟源模式2

        一路ETRF进入触发控制器，此后便可选择作为时基单元了。这一路叫做外部时钟源模式2。若想使用外部时钟或者把这个定时器当作计数器，那么配置这一路即可。

外部时钟源模式1

        另一路TRGI （Trigger In）有两个用途，第一个是触发从模式控制器；第二个是作为外部时钟源的输入，此时这一路叫做外部时钟源模式1。

        此外路径a、路径b、路径c也是外部时钟源模式1.

图2.4 外部时钟源模式1外部触发输入模块

        外部时钟源模式1和外部时钟源模式2是等价的，区别在于前者占用从模式触发器。

图2.5 通用定时器框图（局部）

        INR0/1/2/3是其他定时器的输入通道，相当于其他定时器的TRGO；同样地，该定时器的TRGO也连接至其他定时器的ITRx。如图2.7。这样可以实现定时器级联的功能。

图2.6 示意简图

具体连接如表2.1

表2.1

总而言之，外部时钟源模式1的输入可以是ETR引脚、TIM1_CH1、TIMx_CH2、其他定时器。

定时器的主模式输出

图2.7 定时器的主模式输出

        该电路可以把内部的一些事件映射到TRGO引脚上。

输出比较

图2.8 输出比较电路

        该电路用于输出PWM波、驱动电机等。

输入捕获

图2.9 输入捕获电路

        该电路用于测量输入信号的脉冲长度等。

3、高级定时器（TIM1&TIM8）

图3.1框内的电路与通用定时器相同。

图3.1 高级定时器

重复计数器

图3.2 重复计数器

        重复计数器可以实现每隔几个周期发生一次更新（基本定时器和通用定时器都是每个周期都要发生一次更新）

DTG（Dead Time Generate）死区生成

图3.3 死区生成电路

        可输出两个互补的PWM波，用于驱动三相无刷电机。

刹车输入

图3.4 刹车输入

        当TIMx_BKIN产生刹车信号，或者内部时钟失效，控制电路会自动切断电机的输出，确保安全。

图3.5 定时中断基本结构 （江科大自化协）

二、定时器相关寄存器

1、TIMx_CR1/2 (TIMx_Control Register1/2) TIMx控制寄存器

2、TIMx_SMCR (TIMx_Slave Mode Control Register) 从模式控制器寄存器

3、TIMx_DIER (TIMx_DMA/Interrupt Enable Register) DMA/中断使能寄存器

4、TIMx_SR (TIMx_Status Register) 状态寄存器

5、TIMx_EGR (TIMx_Event Generation Register) 事件生成寄存器

6、TIMx_CCMR1/2 (TIMx_Capture/Compare Mode Register 1/2) 捕获比较寄存器1/2

7、TIMx_CCER (TIMx_Capture/Compare Enable Register) 捕获比较使能寄存器

8、TIMx_CNT (TIMx_Counter) 计数寄存器

9、TIMx_PSC (TIMx_Prescaler) 预分频寄存器

10、TIMx_ARR (TIMx_Auto-Reload Register) 自动重载寄存器

11、TIMx_CCR1/2/3/4 (TIMx_Capture/Compare Register1/2/3/4) 捕获/比较寄存器1/2/3/4

12、TIMx_DCR (TIMx_DMA Control Register) DMA控制寄存器

13、TIMx_DMAR (TIMx_DMA Address for Full Transfer) 全DMA传输地址寄存器

三、定时器配置

使能寄存器时钟→定时器初始化→允许定时器中断→中断源配置→开启定时器→中断服务函数

若文章内容出现错误，恳请各位批评指正，感激不尽！