AT32F403A通用定时器详解与使用方法（第零一讲）

目录

一、简介

二、功能

1.基本结构

2.计数时钟

（1）内部时钟（CK_INT）

（2）外部时钟

外部时钟模式A

外部时钟模式B

内部触发输入

3.计数模式

（1）向上计数模式

（2）向下计数模式

（3）中央双向对齐计数模式

三、编码模式

1.编码模式A

2.编码模式B

3.编码模式C

4.编码模式实例

四、案例 

1.描述

2.步骤

3.代码

4.现象

一、简介

通用定时器（TMR2到TMR5）包含一个支持向上、向下、中央双向对齐计数的16位计数器、4个捕获比较寄存器和4组独立通道。

二、功能

1.基本结构

计数器基本结构 

2.计数时钟

计数时钟可由内部时钟（CK_INT）、外部时钟（外部时钟模式A/B）和内部触发输入（ISx）提供。

（1）内部时钟（CK_INT）

默认使用内部时钟（CK_INT）经预分频器驱动计数器计数，如下图。

选择内部时钟 

使用内部时钟（CK_INT）计数 

（2）外部时钟

外部时钟可分为外部时钟模式A、外部时钟模式B和内部触发输入。

外部时钟模式A框图 

步骤如下

①配置外部时钟源的参数：

Ⅰ.若选择来源为TMRx_CH1，需配置通道1的输入滤波和极性；

Ⅱ.若选择来源为TMRx_CH2，需配置通道2的输入滤波和极性；

Ⅲ.若选择来源为TMRx_EXT，需配置外部信号的极性、分频和滤波。

②设置外部信号的来源：

Ⅰ.当STIS[2:0] = 3'b100时，选择通道1的上升沿和下降沿信号；

Ⅱ.当STIS[2:0] = 3'b101时，选择通道1经滤波且极性选择后的信号；

Ⅲ.当STIS[2:0] = 3'b110时，选择通道2经滤波且极性选择后的信号；

Ⅳ.当STIS[2:0] = 3'b111时，选择外部输入经极性选择、分频和滤波后的信号。

注：

 – STIS[2:0]表示‘次定时器输入来源’的第0位到第2位；

 – 3‘b100表示三位二进制100。

③使能外部时钟模式A：

配置‘次定时器模式选择’，即SMSEL[1:0] = 3b'111。

④设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

⑤设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

⑥使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

使用外部时钟A计数 

外部时钟模式B框图 

步骤如下

①设置外部信号极性、分频和滤波：

Ⅰ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号极性’，即TMRx_STCTRL的ESP；

Ⅱ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号分频’，即TMRx_STCTRL的ESDIV；

Ⅲ.配置‘次定时器控制寄存器的外部信号滤波’，即TMRx_STCTRL的ESF。

②使能外部时钟模式B：

配置‘次定时器控制寄存器的外部时钟模式B’，即TMRx_STCTRL的ECMBEN = 1。

③设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

④设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

⑤使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

注：外部时钟模式B等效于外部时钟模式A选择EXT信号作为外部时钟源（TRGIN）。

使用外部时钟模式B计数 

内部触发是指一个定时器的计数时钟（TMR_CLK）可由另一个定时器的输出信号（TRGOUT）提供。

内部触发输入框图 

步骤如下

①设置计数器计数频率：

配置‘定时器的预分频器’，即TMRx_DIV[15:0]。

②设置计数器计数周期：

配置‘定时器的周期寄存器’，即TMRx_PR[15:0]。

③设置计数器计数模式：

配置‘定时器控制寄存器1的中央双向对齐计数模式选择’，即TMRx_CTRL1的TWCMSEL[1:0]。

④选择内部触发：

配置‘次定时器控制寄存器的次定时器输入选择’，即TMRx_STCTRL的STIS[2:0]：

Ⅰ.当STIS[2:0] = 3'b000时，选择输入源0（IS0）；

Ⅱ.当STIS[2:0] = 3'b001时，选择输入源1（IS1）；

Ⅲ.当STIS[2:0] = 3'b010时，选择输入源2（IS2）；

Ⅳ.当STIS[2:0] = 3'b011时，选择输入源3（IS3）。

例如：当主定时器选TMR2、次定时器选TMR3时，根据下图需配置STIS[2:0] = 3'b001（选择IS1）。

各定时器的内部触发输入 

注：如果某款芯片没有相应的定时器（TMRx），则对应的触发信号（ISx）也不存在。 

⑤使能外部时钟模式A：

配置‘次定时器模式选择’，即SMSEL[1:0] = 3b'111。

⑥使能计数器：

配置‘定时器的控制寄存器1’，即TMRx_CTRL1的TMREN = 1。

3.计数模式

计数模式包括向上、向下和中央双向对齐三种计数模式，可以由定时器控制器1的“中央双向对齐计数模式选择”和“单向对齐计数方向”配置，即TMRx_CTRL1的“TWCMSEL（Two-way count mode selection）”和“OWCDIR（one-way count direction）”。

①若TWCMSEL[1:0] = 2b'00且OWCDIR = 0，开启向上计数模式；

②若TWCMSEL[1:0] = 2b'00且OWCDIR = 1，开启向下计数模式；

③若TWCMSEL[1:0] ≠ 2b'00，开启中央双向对齐计数模式：

Ⅰ.当TWCMSEL[1:0] = 2b'01，CxIF（捕获比较中断标志位）仅在向上计数时置起；

Ⅱ.当TWCMSEL[1:0] = 2b'10，CxIF（捕获比较中断标志位）仅在向下计数时置起；

Ⅲ.当TWCMSEL[1:0] = 2b'11，CxIF（捕获比较中断标志位）在向上和向下计数时都置起；

注：中央双向对齐计数模式时，OWCDIR为只读位，用于查看计数器的计数方向。

（1）向上计数模式

向上计数模式（TMR_PR = 0x32） 

计数器向上计数：

当计数值达到TMR_PR时，计数器向上溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从0开始向上计数 。

（2）向下计数模式

向下计数模式（TMR_PR = 0x32）

计数器向下计数：

当计数值达到0时，计数器向下溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从TMR_PR开始向下计数。

（3）中央双向对齐计数模式

中央双向对齐计数模式（TMR_PR = 0x32）

计数器交替向上、向下计数 ：

当计数值达到TMR_PR-1时，计数器向上溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从TMR_PR开始向下计数；

当计数值达到1时，计数器向下溢出并产生溢出事件，同时OVFIF（溢出中断标志）置1，之后从0开始向上计数。

三、编码模式

编码模式需要提供两组输入信号TMRx_CH1和TMRx_CH2，根据一组信号的电平值，在另一组信号的边沿向上或者向下计数，计数方向由OWCDIR指示。 

编码模式结构图 

1.编码模式A

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'001，计数器在C1IFP1边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C1IFP1的边沿方向和C2IFP2的电平高低共同决定。

编码模式A的计数方向（计数边沿为
C1IFP1）

	C1IFP1为上升沿	C1IFP1为下降沿
C2IFP2为高电平	向下计数	向上计数
C2IFP2为低电平	向上计数	向下计数

2.编码模式B

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'010，计数器在C2IFP2边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C2IFP2的边沿方向和C1IFP1的电平高低共同决定。

编码模式B的计数方向（计数边沿为
C2IFP2）

	C2IFP2为上升沿	C2IFP2为下降沿
C1IFP1为高电平	向上计数	向下计数
C1IFP1为低电平	向下计数	向上计数

3.编码模式C

需配置“次定时器模式选择”，即SMSEL[1:0] = 3b'011，计数器在C1IFP1和C2IFP2边沿（上升沿和下降沿）计数，计数方向由C1IFP1和C2IFP2的边沿方向、C1IFP1和C2IFP2的电平高低共同决定。

编码模式C的计数方向（计数边沿为
C1IFP1
和
C2IFP2）

	C1IFP1为上升沿	C1IFP1为下降沿	C2IFP2为上升沿	C2IFP2为下降沿
相对信号为高电平	向下计数	向上计数	向上计数	向下计数
相对信号为低电平	向上计数	向下计数	向下计数	向上计数

注：

 – C1IFP1的相对信号为C2IFP2；

 – C2IFP2的相对信号为C1IFP1。

4.编码模式实例

编码模式C 

如上图，编码模式C下：

①当C1IRAW为上升沿且C2IRAW为低电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x20）；

②当C2IRAW为上升沿且C1IRAW为高电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x21）；

③当C1IRAW为下降沿且C2IRAW为高电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x22）；

④当C2IRAW为下降沿且C1IRAW为低电平时，计数器向上计一个数（COUNTER = 0x23）；

……

即COUNTER每过一个周期会计4个数。

注：

C1IRAW为通道1预处理的信号；

C2IRAW为通道2预处理的信号；

四、案例 

1.描述

使用TMR2的编码模式C，PA2和PA3模拟编码信号，PA2输出方波到PA0(TMR2_CH1)，PA3输出方波到PA1(TMR2_CH2)，在调试窗口(DEBUG)中观察，每过一轮循环，计数值加4。

2.步骤

①打开WorkBench，选择对应的型号，以AT32F403A为例新建工程；

②启用TMR2，选择编码器模式 ；

③选择编码器模式C；

④选择任意端口作为输出，以PA2和PA3为例；

⑤配置PA2和PA3；

⑥代码预览；

 ⑦生成代码并编译，打开main.c，右击“wk_tmr2_init()”跳转，将定时器使能的语句“ tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);”剪切到main.c的“while(1)”之前；

⑧在main.c中右击“wk_gpio_config()”跳转，将端口设置的语句“gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3);”剪切到main.c的“while(1)”之中；

⑨定义一个变量，以counter为例，并添加delay函数，将main.c的主函数修改为下图；

3.代码

main.c

#include "at32f403a_407_wk_config.h"
void delay(uint32_t time)
uint32_t counter;

void delay(uint32_t time)
{
  uint32_t i;
  for(i = 0; i < time; i++);
}

int main(void)
{
  wk_system_clock_config();
  wk_periph_clock_config();
  wk_nvic_config();
  wk_tmr2_init();
  wk_gpio_config();
  tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);
  while(1)
  {
    /**  产生编码信号  **/
    gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PIINS_2);
    delay(150);
    gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PIINS_3);
    delay(150);
    gpio_bits_reset(GPIOA, GPIO_PIINS_2);
    delay(150);
    gpio_bits_reset(GPIOA, GPIO_PIINS_3);
    delay(150);
    /**  获取计数值  **/
    counter = tmr_counter_value_get(TMR2);
  }
}

 at32f403a_407_wk_config.c

#include "at32f403a_407_wk_config.h"

void wk_system_clock_config(void)
{
  crm_reset();
  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_LICK, TRUE);
  while(crm_flag_get(CRM_LICK_STABLE_FLAG) != SET)
  {
  }
  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE);

  while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) != SET)
  {
  }

  crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_60, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_GT72MHZ);
  crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);
  while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)
  {
  }
  crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);
  crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2);
  crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2);
  crm_auto_step_mode_enable(TRUE);
  crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);
  while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)
  {
  }
  crm_auto_step_mode_enable(FALSE);
  system_core_clock_update();
}

void wk_periph_clock_config(void)
{
  crm_periph_clock_enable(CRM_IOMUX_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  crm_periph_clock_enable(CRM_TMR2_PERIPH_CLOCK, TRUE);
}

void wk_nvic_config(void)
{
  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
}

void wk_gpio_config(void)
{
  gpio_init_type gpio_init_struct;
  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

  //gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3);这里需要注释掉或者删除

  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3;
  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;
  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}

void wk_tmr2_init(void)
{
  gpio_init_type gpio_init_struct;
  tmr_input_config_type  tmr_input_struct;
  gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_0;
  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_INPUT;
  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;
  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

  gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_1;
  gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_INPUT;
  gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
  gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;
  gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
  gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);

  tmr_base_init(TMR2, 65535, 0);
  tmr_cnt_dir_set(TMR2, TMR_COUNT_UP);
  tmr_clock_source_div_set(TMR2, TMR_CLOCK_DIV1);
  tmr_period_buffer_enable(TMR2, FALSE);

  tmr_sub_sync_mode_set(TMR2, FALSE);
  tmr_primary_mode_select(TMR2, TMR_PRIMARY_SEL_RESET);

  tmr_input_struct.input_channel_select = TMR_SELECT_CHANNEL_1;
  tmr_input_struct.input_mapped_select = TMR_CC_CHANNEL_MAPPED_DIRECT;
  tmr_input_struct.input_polarity_select = TMR_INPUT_RISING_EDGE;
  tmr_input_struct.input_filter_value = 0;
  tmr_input_channel_init(TMR2, &tmr_input_struct, TMR_CHANNEL_INPUT_DIV_1);

  tmr_input_struct.input_channel_select = TMR_SELECT_CHANNEL_2;
  tmr_input_struct.input_mapped_select = TMR_CC_CHANNEL_MAPPED_DIRECT;
  tmr_input_struct.input_polarity_select = TMR_INPUT_RISING_EDGE;
  tmr_input_struct.input_filter_value = 0;
  tmr_input_channel_init(TMR2, &tmr_input_struct, TMR_CHANNEL_INPUT_DIV_1);

  tmr_encoder_mode_config(TMR2, TMR_ENCODER_MODE_A, TMR_INPUT_RISING_EDGE, TMR_INPUT_RISING_EDGE);

  //tmr_counter_enable(TMR2, TRUE);这里需要剪切到mian.c中
}

4.现象

硬件操作：PA0与PA2连接，PA1与PA3连接。

实验结果：打开调试窗口(DEBUG)，将变量“counter”添加到watch1中，单步运行，每过一个“while(1)”循环，计数值(变量counter)增加4 。

参考资料：
《RM_AT32F403A_407_CH_V2.06》的14.2通用定时器（TMR2到TMR5）​编辑 网页链接

作者：張良嗣