代码收藏家技术教程 2022-12-27

【高级定时器TIM1：掌握时间，节省资源】

1． TIM功能框图及简述

1：时钟源部分

2：控制器部分

3：时基部分

4：输入捕获部分

5：输入捕获和输出比较共用部分

6：输出比较部分

高级TIM所包含的部分基本为这6个，下面将一一讲解，了解整体架构后，再看说明书去配置，会事半功倍。

2. 时钟源部分

首先使用高级TIM，就必须要选择时钟源，高级TIM提供了4种方式提供时钟源。

1. 内部时钟源———CK_INT：就是片上提供的系统时钟。

2. 外部时钟模式1—外部GPIO Tix：可以通过GPIO或者其他方式连接该引脚，从而提供时钟（通过它提供时钟的方式不经常用）：

信号的运行路径如下：

以下为外部时钟1部分的详图：

3. 外部时钟模式2—外部GPIO ETR：与外部时钟模式1类似，可以通过GPIO或者其他方式连接该引脚，从而提供时钟（通过它提供时钟的方式不经常用）：

以下为外部时钟2部分的详图

外部时钟1和2的区别：

1．外部时钟1提供没有divider（分频器），外部时钟2提供divider，2模式可以进行降频。

2．外部时钟1共有4个通道可用（CHx），外部时钟2仅有一个通道可用（CH1）。

4. 内部触发输入：

使用该模式时，可以将另一个TIM设置为主模式，从而可以TRGO输出时钟，用作该TIM的时钟。简单讲，就是两个TIM共用一个时钟。

内部触发输入如下图：

作用：

接收“主定时器”发送的时钟。

如下图：

3. 控制器部分

如图为控制器部分框图。

讲完时钟了，要了解下控制器部分，其实控制器用作选择做这三件事：

1. 是否设置为主模式，这样的话就能把自己的时钟，通过TRGO这个引脚，输出出去，这个引脚可以连接到另一个TIM的ITRx引脚，从而实现共用时钟，其实上面提到过。

2. 是否配置触发模式，就是不通过使能寄存器来让TIM工作，而是通过一个规定电平来触发，可以是上升沿、下降沿，从而让TIM工作，或者复位，等。

3. 选择那种方式提供时钟，时钟源部分只是讲了，有哪些时钟，但真正选择用哪一个，在该部分配置。

看两个寄存器的功能描述涵括其所拥有的作用（实际牵连的寄存器不仅此两个）：

主模式选择位

位6:4 MMS[1:0]：Master mode selection

这些位可选择主模式下将要发送到从定时器以实现同步的信息(TRGO)。

作用：

使能输出TRGO（Trigger Output），提供自己的时钟给其他定时器。

例如如图： TIM1将自己的时钟做为TRGO提供，TIM2接收TRGI，做为TIM2的时钟。

从模式选择位

000禁止从模式：选择内部时钟，直接提供时钟到时基部分，无法开启触发功能。
100复位模式：所选触发输入（外部时钟输入）上升或下降时，reset时基部分的计数器。
101门控模式：高电平或低电平使能时基部分的计数器，反向电平停止计数。
110触发模式：上升沿或下降沿启动计数器。
另外外部时钟也可选择不使用触发的模式。

作用：

使能输出TRGI（Trigger Input）

控制器的作用：

提供Trigger Output。
提供Trigger Input。
选择时钟。

注：

1. 触发共三种功能: 复位、门控、启动。

2．这里提到的主模式和从模式没太大关系，一个TIM可以同时使用主从模式。

例如：TIM1可使用内部时钟 + 启动trigger + 提供TRGO。

效果：触发后，启动时钟并把时钟提供给“从TIM”。

3．常使用外部时钟1的通道作为触发通道。

例如：可以使用CH1作为触发，我们设置为上升沿触发，之后，选择时钟源为内部时钟源。这里不要晕，触发和时钟源是两回事，CH1可以作为提供时钟源的引脚（配置CH1为外部时钟模式1），也可以作为触发，他们使用的通道和信号的路径是一样的而已，当然CH1配置为触发时，就不能再作为外部时钟引脚了，可以用CH2！但是UP没试过，理论可以。

4. 时基部分

时基部分，是整个TIM最最最核心的部分，可以说是大脑，下面一切功能都是围绕CNT这个寄存器做的。

PSC是分频器，可以通过它来给输入过来的时钟分频进行分频，之后，在配置使能后，每个CK_CNT（就是从分频器出来的时钟），CNT counter就++或者–，看下面怎么配置的，当CNT==ARR（auto-reload register，自动装置寄存器，就是当CNT上下溢了，就可以将ARR的值重新给CNT），就产生更新事件。这里根据配置，不一定就是CNT==ARR，也可能CNT==0，下面会讲解。

REP寄存器用于配置重复计数（RCR），CNT每次自动重装时REP-1，到REP等于0时产生更新事件（可以是中断，可以是唤醒DMA，在于如何配置相应寄存器）。

预分频寄存器（PSC）为16位寄存器。

计数寄存器（CNT）为16位寄存器。

自动装载寄存器（ARR）为16位寄存器。

和TIM类似，控制器提供CK_PSC到PSC，PSC提供CK_CNT到CNT，CNT开始计数。

CNT计数方式共三种，up / down / center。

Up：CNT从0开始++计数，当值等于自动装载寄存器（ARR）时，产生更新事件，CNT再次从0计数。

Down：CNT从自动装载寄存器值（ARR）开始- – 计数，到0时，产生更新事件，CNT再次装载ARR的值。

Center：CNT从0开始++计数，等于ARR-1时，产生更新事件，CNT此时等于ARR-1，从该值- -计数，等于0时，产生更新事件。

5. 输入捕获部分

OK，以上的基础部分讲解完毕，下面就是重要的功能部分了。

作用：

测量输入信号的周期。

测量输入PWM信号的占空比/周期。

工作原理：

当捕获到信号的跳变沿（上升/下降/双沿）时，把CNT的值锁存到CCR中，产生更新事件（中断/DMA）。

测量原理（以下为软件操作）：

每次产生更新事件（中断/DMA），在处理函数中（中断/DMA）读取CCR的值并保存，将上次捕获的CCR值与本次相减，结果可计算脉宽或周期。

注：

当设置单沿捕获时，结果可计算周期。

当设置双沿捕获时，结果可计算周期/脉宽，但是无法知道脉宽是高电平的，还是低电平的，因为无法具体判断是上升还是下降触发的。

整体框图如下：

如图，一个输入信号通道可以占用两个捕获通道（IC1和IC2），TI1FP1可以给IC1，TI1FP2可以给IC2，因此可以用该方法测量输入PWM的占空比及周期。

测量PWM输入的占空比及周期：

CH1做为输入通道，IC1捕获上升沿，IC2捕获下降沿。

与普通方法比较：

普通方法该过程需要产生两个中断，该方法仅需要产生一个中断。就是说，PWM输入捕获模式，其实就是用了两个寄存器来分别捕获上升沿、下降沿触发时的CNT的值了，看上图可知，TI1刚上升时，IC1和IC2复位（或者IC1捕获CNT的值，这里其实是配置成了触发复位的方式），也可以理解为，TI1刚上升时，IC1捕获CNT的值，TI1下降沿时，IC2捕获CNT的值，此时可以让IC2不产生中断，只让IC1产生中断，（因为下个触发是IC1，所以IC2的值不会变化，这样就不影响）这样就能少一个中断的产生。
普通方法测PWM，只能用双沿触发，因为无法判断上升还是下降沿，因此无法算出占空比。

如下图：

无法确定是A，还是B。

6. 输入捕获和输出比较共用部分

捕获/比较寄存器（CCR）为16bit。

输入捕获时：该寄存器做捕获寄存器。

输出比较时：该寄存器做比较寄存器。

因此不管是输入捕获还是输出比较，亦或是两者混合，同时使用的个数都不能超过4。

7. 输出比较部分

作用：

通过定时器的外部引脚对外输出控制信号。

常用做PWM输出。

工作原理：

CNT <= CCR 时输出高/低电平。

CNT > CCR 时输出反向电平。

PWM输出：

PWM输出与普通输出比较原理一样，仅寄存器配置的不同。

总体分两种：边沿对齐模式、中心对齐模式。

其实就是基时部分CNT的计数方式，up/down 为边沿对齐，center为中心对齐。

简单解释下：看上图，拿DOWN模式举例，CNT初始值等于ARR，假设CNT==ARR==0XFFFF，我们假设配置假设CNT <= CCR 输出高，CNT>CCR输出低。刚开始，CNT==ARR且CNT>CCR，此时输出低，随着CNT- – ，当CNT==CCR了，此时就输出高，后面就好是CNT<CCR,依旧输出高。

假设CNT <= CCR 输出高，CNT>CCR输出低。输出的PWM如下图：