TIMx基础知识
- 简介
- 通用定时器TIM2~TIM5
- 计数器（TIMx_CNT）
- 计数器的三种工作模式——向上，向下，双向计数
- 四通道CCR1~4，两模式——输入、输出
- 输出/比较模式
- 相关名词
- 配置步骤
- 触发输出信号TRGO
- 通道输出模式功能1——PWM波输出（OCxM=110/111）
简介
在stm32f103一共有8个定时器，其中两个高级定时器TIM1、TIM8，四个通用定时器TIM2~TIM5，两个基本定时器TIM6、TIM7。
其中高级定时器功能最多（参考手册中给了共21条功能描述），通用定时器次子（16条功能描述），基本定时器功能最少（4条功能描述，只用来进行最基本的计数器工作）。
在使用时根据需求选用对应的定时器。按需选择
通用定时器TIM2~TIM5
通用定时器功能丰富，总结一下就是——一计数器，四通道，两模式+其他功能
- 影子寄存器(ARR、PSC、CCRx),统称存有装载值的寄存器。待更新事件UEV产生后会被更新
- 计时器时钟CK_CNT等于输入时钟CK_INT\预分频系数。通用定时器全挂载在APB1上，默认输入时钟CK_INT=36MHZ*2。 若相应的APB预分频系数是1，定时器的时钟频率与所在APB总线频率一致。否则，定时器的时钟频率被设为与其相连的APB总线频率的2倍。
计数器（TIMx_CNT）
计数器最基本的功能
stm32中定时器的定时功能是由计数器为基础实现的。在使能定时器（TIMx_CR1->0x01，控制器寄存器1第0位置1）后，计数器便开始按照一个时钟频率（分频后的时钟CK_CNT）减或加1的方式进行自动的计数，直到减至零或加至预先设置的值（TIM_ARR的值）时。此时若设置允许更新事件产生（TIMx_CR1->UDIS->0）,定时器产生一个更新事件（TIMx_SR->UIF->1）。通过捕获更新事件实现基本定时。
在设置TIMx_ARR(装载器）的值时,若TIMx_CR1寄存器中的自动装载预装载使能位(ARPE)置1，TIMx_ARR先被装入缓存器，等待更新事件UEV后生效；若ARPE置0，设置ARR寄存器后直接生效。
计数器的三种工作模式——向上，向下，双向计数
向上
计数器从0计数到装载器（TIMx_ARR）的值，溢出后产生更新事件UEV。若不是单脉冲模式，将计数器清零，重新开始新一轮计数。
ARR->0x36，时钟预分频系数为1
向下
在向下模式中，计数器从自动装入的值(TIMx_ARR计数器的值)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出事件。
ARR->0x36,预分频系数为1
双向
计数器从0开始计数到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器)-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器下溢事件；然后再从0开始重新计数。
ARR->0x06,预分频1
//keil5配置定时器TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //配置ARR寄存器TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //预分频系数TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //定义在定时器时钟(CK_INT)频率与数字滤波器(ETR，TIx)使用的采样频率之间的分频比例TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure); //寄存器配置TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); //使能定时器
四通道CCR1~4，两模式——输入、输出
通用定时器有四个通道，每个通道可以配置为输入输出两种模式。可以用于PWM输出，测量输入方波频率，等。
四个通道功能的实现需要基于计数器的，故对通道进行配置前需要先对计数器进行配置
输出/比较模式
相关名词
名称 | 意义、作用 |
|---|---|
| TIMx_CCMRx->OCxM | 定义通道输出模式 |
| TIMx_CCMRx->OCxPE | 预装载使能位 |
| OCxREF | 表示输出引脚电平的有效与无效状态 |
| TIMx_CCER->CCxP | 输入/捕获x输出极性 (Capture/Compare 1 output polarity) |
| TIMx_CCER->CCxE | 输入/捕获x输出使能 (Capture/Compare 1 output enable) |
配置步骤
输出比较模式的配置步骤：
1. 选择计数器时钟(内部，外部，预分频器)
2. 将相应的数据写入TIMx_ARR和TIMx_CCRx寄存器中
3. 如果要产生一个中断请求和/或一个DMA请求，设置CCxIE位和/或CCxDE位。
4. 选择输出模式，例如当计数器CNT与CCRx匹配时翻转OCx的输出引脚，CCRx预装载 未用，开启OCx输出且高电平有效，则必须设置OCxM=’011’、OCxPE=’0’、CCxP=’0’和
CCxE=’1’。
5. 设置TIMx_CR1寄存器的CEN位启动计数器
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 PWM模式2－ 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高//TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ChannelPulse;TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器TIM_SetCompare1(TIM1,0); //调整输出PWM波的占空比（基于计数器的arr进行调节）
- 输出模式中，写入TIMx_CCRx中的值不断与计数器CNT的值进行比较，当两者匹配（相等时），对应OCxREF标志被改变。通过计数器的来回计数，实现引脚规律的电平输出变化和控制
TIMx_CCRx也是影子寄存器，通过TIMx_CCMRx寄存器OCxPE位进行预装载控制，预装载作用跟ARR预装载相同。若OCxPE=1使能预装载，当计数器更新事件UEV产生后写入CCRx的值被装入；不使能预装载，写入的值立即生效
- TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM[2:0]位用于配置输出模式，用于控制当TIMx_CCRx>TIMx_CNT时的
OC1REF（有效电平值为1，无效电平值为0），其值取如下。
000：冻结。输出比较寄存器TIMx_CCR1与计数器TIMx_CNT间的比较对OC1REF不起作用；
001 ：匹配时设置通道 1 为有效电平。当计数器 TIMx_CNT 的值与捕获 / 比较寄存器 1
(TIMx_CCR1)相同时，强制OC1REF为高。
010 ：匹配时设置通道 1 为无效电平。当计数器 TIMx_CNT 的值与捕获 / 比较寄存器 1
(TIMx_CCR1)相同时，强制OC1REF为低。
011：翻转。当TIMx_CCR1=TIMx_CNT时，翻转OC1REF的电平。
100：强制为无效电平。强制OC1REF为低。
101：强制为有效电平。强制OC1REF为高。
110：PWM模式1－ 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平(OC1REF=1)。
111：PWM模式2－ 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。
- TIMx_CCER寄存器中的CCxP位定义输出极性
– 置0：有效电平为高电平，输出引脚高电平；当OCxREF=1，输出高电平
– 置1：有效电平为低电平，输出引脚低电平。当OCxREF=1，输出低电平
即根据输出模式和输出极性的配置，用以控制引脚的输出变化
触发输出信号TRGO
名称 | 意义、作用 |
|---|---|
| TIMx_CR2->MMS[2:0] | 选择触发输出(TRGO) |
| ADC_CR2->EXTSEL[2:0] | 选择启动规则通道组转换的外部事件 |
| ADC_CR2->EXTTRIG | 规则通道的外部触发转换模式 （使能位） |
- TIMx_CR2->MMS[2:0]->100,此时OC1REF信号被用于作为触发输出(TRGO)。
TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource); //配置对应定时器的触发输出信号，一个定时器只能选择一种作为触发输出
MMS[2:0]：主模式选择 (Master mode selection) 位6:4
这3位用于选择在主模式下送到从定时器的同步信息(TRGO)。可能的组合如下：
000：复位 – TIMx_EGR寄存器的UG位被用于作为触发输出(TRGO)。如果是触发输入产生的
复位(从模式控制器处于复位模式)，则TRGO上的信号相对实际的复位会有一个延迟。
001：使能 – 计数器使能信号CNT_EN被用于作为触发输出(TRGO)。有时需要在同一时间启动
多个定时器或控制在一段时间内使能从定时器。计数器使能信号是通过CEN控制位和门控模式
下的触发输入信号的逻辑或产生。
当计数器使能信号受控于触发输入时，TRGO上会有一个延迟，除非选择了主/从模式(见
TIMx_SMCR寄存器中MSM位的描述)。
010：更新 – 更新事件被选为触发输入(TRGO)。例如，一个主定时器的时钟可以被用作一个从
定时器的预分频器。
011：比较脉冲 – 在发生一次捕获或一次比较成功时，当要设置CC1IF标志时(即使它已经为
高)，触发输出送出一个正脉冲(TRGO)。
100：比较 – OC1REF信号被用于作为触发输出(TRGO)。
101：比较 – OC2REF信号被用于作为触发输出(TRGO)。
110：比较 – OC3REF信号被用于作为触发输出(TRGO)。
111：比较 – OC4REF信号被用于作为触发输出(TRGO)。
- 触发输出信号根据自己的配置可用于控制其他外设的工作，例如：ADC（ADC1，ADC2）
ADC1和ADC2用于规则通道的外部触发配置
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //配置adc的触发
ADC_CR2->EXTSEL[2:0]：选择启动规则通道组转换的外部事件 (External event select for regular group) 位19:17
这些位选择用于启动规则通道组转换的外部事件
ADC1和ADC2的触发配置如下
000：定时器1的CC1事件 100：定时器3的TRGO事件
001：定时器1的CC2事件 101：定时器4的CC4事件
110：EXTI线11/ TIM8_TRGO事件，仅大容量产
品具有TIM8_TRGO功能
010：定时器1的CC3事件
011：定时器2的CC2事件 111：SWSTART
ADC3的触发配置如下
000：定时器3的CC1事件 100：定时器8的TRGO事件
001：定时器2的CC3事件 101：定时器5的CC1事件
010：定时器1的CC3事件 110：定时器5的CC3事件
011：定时器8的CC1事件 111：SWSTART
- 同时需要配置ADC_CR2->EXTTRIG使能位使能外部触发
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
ADC_CR2->EXTTRIG：规则通道的外部触发转换模式 (External trigger conversion mode for regular channels) 位20
该位由软件设置和清除，用于开启或禁止可以启动规则通道组转换的外部触发事件。
0：不用外部事件启动转换；
1：使用外部事件启动转换
通道输出模式功能1——PWM波输出（OCxM=110/111）
PWM基于计数器实现。事先在TIMx_CCRx（通道寄存器）中存入数值，此值会不断与计数器TIMx_CNT中的值进行比较，根据PWM模式和输出极性的配置（在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位写入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)）输出对应引脚电平。
故应有CCRx和ARR中的值之比即为PWM波的占空比
OCxREF信号只能在下述条件下产生：
● 当比较的结果改变，或当输出比较模式(TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位)从“冻结”(无比较，OCxM=’000’)切换到某个PWM模式(OCxM=’110’或’111’)。这样在运行中可以通过软件强置PWM输出。
根据TIMx_CR1寄存器中CMS位的状态，定时器能够产生边沿对齐的PWM信号或中央对齐的PWM信号。
CMS[1:0]：选择中央对齐模式 (Center-aligned mode selection) 位6:5
00：边沿对齐模式。计数器依据方向位(DIR)向上或向下计数。
01：中央对齐模式1。计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，只在计数器向下计数时被设置。
10：中央对齐模式2。计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，只在计数器向上计数时被设置。
11：中央对齐模式3。计数器交替地向上和向下计数。配置为输出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的输出比较中断标志位，在计数器向上和向下计数时均被设置。
注：在计数器开启时(CEN=1)，不允许从边沿对齐模式转换到中央对齐模式
即PWM波的输出也有向上、向下、中央对齐三种模式，而此三种模式是基于计数器的三种模式实现的
配置PWM输出模式：
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 PWM模式2－ 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高//TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ChannelPulse;TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器TIM_SetCompare1(TIM1,0); //调整输出PWM波的占空比（基于计数器的arr进行调节）
