定时器（TIM）
本文来自于《STM32——江科大》的笔记整理。
文章目录
- 定时器（TIM）
- 7. TIM
- 7.1 TIM定时中断
- 7.1.1 TIM简介
- 7.1.2 定时器类型
- 7.1.2.1 基本定时器
- 7.1.2.2 通用定时器
- 内外时钟源的选择
- 实现定时器的级联功能
- TIM1&TIM8工作在从模式时内部触发时钟可选项
- TIM2&TIM3&TIM4&TIM5工作在从模式时内部触发时钟可选项
- TIM9&TIM12工作在从模式时内部触发时钟可选项
- 7.1.2.3 高级定时器
- 7.1.3 定时器定时中断（使用的内部时钟）
- 定时中断基本结构
- 时序图
- 预分频器时序
- 计数器时序
- 计数器无预装时序
- 计数器有预装时序
- RCC时钟树
- 代码：
- Timer.c
- Timer.h
- main.c
- 7.1.4 定时器外部时钟
- 代码
- Timer.c
- Timer.h
- main.c
- 7.2 TIM输出比较
- 7.2.1 输出比较简介
- 7.2.2 PWM简介
- 7.2.3 输出比较通道（通用定时器）
- PWM的工作过程
- 7.2.4 输出比较模式
- 7.2.5 PWM基本结构
- 7.2.6 输出比较通道（高级定时器）
- 7.2.7 舵机简介
- 7.2.8 直流电机及驱动简介
- 7.3 PWM驱动硬件
7. TIM
7.1 TIM定时中断
7.1.1 TIM简介
- TIM（Timer）定时器
- 定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
- 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时
- 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
- 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型
7.1.2 定时器类型
| 类型 | 编号 | 总线 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 高级定时器 | TIM1、TIM8 | APB2 | 拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能 |
| 通用定时器 | TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 | APB1 | 拥有基本定时器全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能 |
| 基本定时器 | TIM6、TIM7 | APB1 | 拥有定时中断、主模式触发DAC的功能 |
- STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
7.1.2.1 基本定时器
计数模式：只支持向上计数这一种模式
我们一般把 自动重装寄存器的值等于CNT计数器的值 会产生
一个更新事件，一个更新中断更新中断过后，就会通往NVIC，此时我们需要配置好NVIC的定时器通道，这样定时器的中断就可以得到CPU的响应了
简单介绍主模式DAC的功能
- 它可以让内部的硬件在不受程序的控制下实现自动运行
- 这样定时器的更新就不需要通过中断来触发了DAC的转换了
7.1.2.2 通用定时器
计数模式
- 向上计数模式
- 向下计数模式
- 中央对齐模式(向上/向下计数)
内外时钟源的选择
对于基本定时器来言只能选择内部时钟源（72MHz）
对于通用定时器而言还可以选择外部时钟
第一个外部时钟可以选择——》TIMx_ETR0引脚（PA0）的外部时钟
如果想在ETR外部引脚提供时钟，或者想对ETR时钟进行计数，把这个定时器当做计数器来用的话
配置
外部时钟模式2
当这个TRG当做外部时钟来使用时，这一路叫做“外部时钟模式1”
实现定时器的级联功能
TIM1&TIM8工作在从模式时内部触发时钟可选项
TIM2&TIM3&TIM4&TIM5工作在从模式时内部触发时钟可选项
TIM9&TIM12工作在从模式时内部触发时钟可选项
ITRx由TS位确定，TIM1&TIM8工作在从模式下内部触发时钟的可选项，如果所选器件对应的定时器不存在则该选项也不存在，如TIM1可选择TIM5_TRGO/TIM2_TRGO/TIM3_TRGO/TIM4_TRGO。
然后在选择外部时钟模式1，就实现了定时器的级联
总结：
7.1.2.3 高级定时器
简单看一下，相对于变化的是
7.1.3 定时器定时中断（使用的内部时钟）
定时中断基本结构
时序图
预分频器时序
计数器时序
计数器无预装时序
计数器有预装时序
RCC时钟树
所有定时器的时钟都是72MHz
代码：
OLED代码 -->见STM32——OLED显示屏
Timer.c
#include "stm32f10x.h" // Device headervoid Timer_Init(void)
{//开启TIM2时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//选择内部时钟驱动（定时器上电后默认就是使用内部时钟）TIM_InternalClockConfig(TIM2);//配置结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//设置时钟分频TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//ARR自动重装器的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;//PSC预分频器的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;//1s定时//重复计数器的值（高级定时器的功能不需要用）TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//初始化时基单元TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);//TIM_TimeBaseInit函数里面，手动生成的一次更新时间（与更新中断同时发生）//然后更新中断会置中断标志位//手动清除中断标志位，解决通电立刻进中断的问题TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//设置使能中断（选择更新中断）TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//配置NVIC//配置分组NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//启动定时器TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}//放到了主函数中
//void TIM2_IRQHandler()
//{
// //检测对应标志位
// if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
// {
// //清除标志位
// TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
// }
//}
Timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);#endifmain.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"uint16_t Num;int main(void)
{OLED_Init();Timer_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Num:");while (1){OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5);}
}void TIM2_IRQHandler(void)
{//查询中断标准位if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Num ++;//清除中断标准位TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
7.1.4 定时器外部时钟
注意：我选择的是 定时器2
引脚选择：PA0，因为PA0是TIM2的ERT引脚
代码
Timer.c
#include "stm32f10x.h" // Device headervoid Timer_Init(void)
{//选择定时器2（PA0是TIM2的ERT引脚）RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//通过ETR引脚的外部时钟模式2配置//第二个参数 外部触发预分频器//第三个参数 外部触发的极性//第三个参数 外部触发滤波器（0x00-0x0F）之间的值TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x00);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1;//因为手动触发没那么快，所以时基不分频//触发一次CNT+1,如果设置分频了那可以需要触发几次，CNT才能+1TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//查看CNT的值
uint16_t Timer_GetCounter(void)
{return TIM_GetCounter(TIM2);
}/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
*/Timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);
uint16_t Timer_GetCounter(void);#endifmain.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"uint16_t Num;int main(void)
{OLED_Init();Timer_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Num:");OLED_ShowString(2, 1, "CNT:");while (1){OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5);OLED_ShowNum(2, 5, Timer_GetCounter(), 5);}
}void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Num ++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
7.2 TIM输出比较
7.2.1 输出比较简介
-
OC（Output Compare）输出比较
-
输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
-
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道（有各自的CCR寄存器，共有CNT计数器）
-
高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能
7.2.2 PWM简介
-
PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制
-
在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域
-
PWM参数：
-
频率 = 1 / TS
-
占空比 = TON / TS （下图占空比是50%）
-
- 分辨率 = 占空比变化步距（1%，2%，3% … 分辨率1%）
7.2.3 输出比较通道（通用定时器）
PWM的工作过程
1、CCR1寄存器：捕获/比较值寄存器：设置比较值；
计数器值TIMx_CNT与通道1捕获比较寄存器CCR1进行比较,通过比较结果输出有效电平和无效电平
- OC1REF=0 无效电平
- OC1REF=1 无效电平
2、TIMx_CCMR1寄存器：OC1M[2:0]位：用于设置PWM模式
- 110:PWM模式1
- 111:PWM模式2
3、CCER寄存器：CC1P位：输入/捕获1输出极性。
- 0:高电平为有效电平
- 1:低电平为有效电平
4、CCER寄存器：CC1E位：输入/捕获1输出使能。
- 0：关闭使能
- 1：打开使能
5、输出电平信号
7.2.4 输出比较模式
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| 冻结 | CNT=CCR时，REF保持为原状态 |
| 匹配时置有效电平 | CNT=CCR时，REF置有效电平 |
| 匹配时置无效电平 | CNT=CCR时，REF置无效电平 |
| 匹配时电平翻转 | CNT=CCR时，REF电平翻转 |
| 强制为无效电平 | CNT与CCR无效，REF强制为无效电平 |
| 强制为有效电平 | CNT与CCR无效，REF强制为有效电平 |
| PWM模式1 | 向上计数：CNT<CCR时，REF置有效电平，CNT≥CCR时，REF置无效电平向下计数：CNT>CCR时，REF置无效电平，CNT≤CCR时，REF置有效电平 |
| PWM模式2 | 向上计数：CNT<CCR时，REF置无效电平，CNT≥CCR时，REF置有效电平向下计数：CNT>CCR时，REF置有效电平，CNT≤CCR时，REF置无效电平 |
7.2.5 PWM基本结构
参数计算
PWM的频率就等于计数器的更新频率。
原理讲解：
下图为向上计数模式：
- 在PWM输出模式下，除了CNT（计数器当前值）、ARR（自动重装载值）之外，还多了一个值CCRx（捕获/比较寄存器值）。
- 当CNT小于CCRx时，TIMx_CHx通道输出低电平；
- 当CNT等于或大于CCRx时，TIMx_CHx通道输出高电平。
PWM的一个周期
- 定时器从0开始向上计数
- 当0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平
- t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平
- 当TIMx_CNT值达到ARR时,定时器溢出,重新向上计数…循环此过程
- 至此一个PWM周期完成
总结：
每个定时器有四个通道,每一个通道都有一个捕获比较寄存器,
将寄存器值和计数器值比较,通过比较结果输出高低电平,便可以实现脉冲宽度调制模式（PWM信号）
TIMx_ARR寄存器确定PWM频率，
TIMx_CCRx寄存器确定占空比
7.2.6 输出比较通道（高级定时器）
现在了解即可
7.2.7 舵机简介
- 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
- 输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
硬件电路
注意：如果单独给舵机单独供电，供电的负极要和STM32共地
7.2.8 直流电机及驱动简介
- 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转
- 直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作
- TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向
硬件电路
H:高电平
L:低电平
7.3 PWM驱动硬件
见 STM32-PWM驱动硬件
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