代码收藏家 STM32__TIM
PART A 定时基本定时功能
一TIM简介
二，定时器类型 只存在TIM1,2,3,4这四个寄存器
三基本定时器（支持向上计数模式）
1，时基单位
2，预分频器PSC
写0：不分频（1分频）：输出频率=输入频率=72MHz
写1：2分频：输出频率=输入频率/2=36MHz
写2：3分频：输出频率=输入频率/3=18MHz
················
预分频器的值和实际分频系数相差1，即实际分频系数=预分频器的值+1
改分频器是16位最大值可写65535，即65536分频
3，计数器：对预分频后计数时钟进行计数
4，自动重装寄存器：存写入的计数目标
运行过程中，计数值不断自增，自动重装值是固定的目标
计数值等于自动重装值时，计数时间到了，就会产生一个中断信号，并且清零计数器
计数器自动开始下一次的计数计时
5，更新中断：向上箭头，表示产生中断信号，这种计数值等于自动重装值产生的中断
更新事件：向下箭头，更新事件不会触发中断，但可以触发内部其他电路的工作
6，定时器中断流程：基准时钟->预分频器->计数器->
计数器计数自增，同时不断与自动重传寄存器比较->
值相等时，即计时时间到->产生一个更新中断和更新事件->
CPU响应更新中断
7，主从触发模式：能让内部的硬件在不受程序的控制下实现自动运行
主模式作用： 需要把更新事件通过主模式映射到TRGO,然后TRGO就会直接去触发DAC
四，通用定时器【支持向上计数模式，
向下计数模式（从重装值开始，向下自减，减到0后回到重装值同时申请中断）
中央对齐模式（从0 开始，先向上自增，记到重装值，申请中断，
再向下自减到0，再申请中断 ）】
1，时基单位
2，内外时钟源选择：可以选择内部72MHz和外部时钟（TIMx_ETR引脚上外部时钟）
3，外部时钟模式2
4，当TRGI当做外部时钟来使用的时候,这一路就叫做“外部时钟模式1”
5，实现定时器级联：初始化TIM3,使用主模式把更新事件映射到TRGO上
再初始化TIM2，选择ITR2,对应TIM3的TRGO
五，定时中断基本结构
六，预分频器时序
1，CK_PSC 预分频器的输入时钟
2，CNT_EN 计数器使能，高电平计数器正常运行，低电平计数器停止
3，CK_CNT 计数器时钟，即是预分频器的时钟输出，也是计数器的时钟输入
4，计数器寄存器数值跟随上升沿自增，可得ARR自动重装值就是FC，
当计数值计到和重装值相等。并旦下一个时钟来临时,计数值才清零
同时下面产生一个更新事件
5，预分频寄存器的缓冲，下三行（这里没捋懂）
七，计数器时序
1，CK_INT 内部时钟72MHz
2,时钟使能，高点频启动，
3，计数器时钟，因为分频系数为2，所以这个频率是上面（CNT）的/2
4，计数器在每个上升沿自增，到0036时，发生溢出，计到36后再来一个上升沿，计数器清零
计数器溢出，产生一个更新事件脉冲。并会置一个更新中断标志位UIF，UIF置1，
就会 申请中断，中断响应后要手动清零
5，计数器有预装时序，有缓冲寄存器
计数器无预装时序，无缓冲寄存器
八，定时器定时中断
1，因为定时器不涉及外部硬件，所以放system里
2，根据定时中断基本结构，初始化配置定时器
2.1 RCC开启时钟
2.2 选择时基单元时钟源（对于定时中断，我们选择内部时钟）
2.3 配置时基单元（预分频器，自动重装器，计数模式）
2.4 配置输出中断控制，允许更新中断到NVIC
2.5 配置NVIC,在NVIC中打开定时器中断的通道,并分配一个优先级
2.6 运行控制
2.7配置完要使能定时器，才可使用
2.8 最后写一个中断函数
3，介绍库函数
TIM_DeInit 恢复缺省配置（默认模式）
TIM_TimeBaseInit 时基单元初始化，
配置时基单元【参数1：TIMx选择某个定时器，
参数2：TIM_TimeBaseInitStruct 结构体（包含配置时基单元的参数）】
TIM_TimeBaseStructInit 可以把结构体变量赋一个默认值
TIM_Cmd 使能计数器（对应定时中断基本结构中的运行控制）
（参数1：TIMx选择定时器，参数2：NewState使能还是失能）
TIM_ITConfig 使能中断输出信号（对应定时中断基本结构中的中断输出控制）
（参数1：TIMx选择定时器，参数2：TIM_IT 选择配置哪个中断输出，参数3：NewState使能还是失能）
时钟源选择
TIM_InternalClockConfig 选择内部时钟
TIM_ITRxExternalClockConfig 选择ITRx其他定时器的时钟
TIM_TIxExternalClockConfig 选择TIx 捕获的时钟
TIM_ETRClockMode1Config 选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟
TIM_ETRClockMode2Config 选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟
TIM_ETRConfig 单独用来配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数的
NVIC 用上节NVIC_Init
TIM_PrescalerConfig 单独写预分频值
TIM_ARRPreloadConfig 自动重装器预装功能配置
TIM_SetCounter 给计数器写一个值
TIM_SetAutoreload 给自动重装器写入一个值
TIM_GetCounter 获取当前计数器的值
TIM_GetPrescaler 获取当前预分频器的值
4,Period,周期,就是ARR自动重装器的值
Prescaler,就是PSC预分频器的值
RepetitionCounter,是重复计数器的值
5，TIM_RepetitionCounter 高级定时器才用，这里给0
6，跨文件使用变量，
1，在使用变量的文件上用extern声明变量，把extern声明变量当作main.c变量的引用
该过程并没有定义新的变量 ，操作的还是main.c中的Num
2，复制中断函数，放到主函数后面，就不需要extern声明，Timer.c中的中断就不需要了
7，Num一开始是1，说明在初始化后立刻进入了一次中断函数
原因：预分频器是有一个缓冲寄存器的，写的值只有在更新事件时，才会真正起作用
为了让值立刻起作用，在最后手动生成一个更新事件，这样预分频器的值就有效
副作用：更新事件和更新中断同时发生 ，更新中断会置更新中断标志位
一但初始化完了，更新中断就会立刻进入
解决方案：开启中断前面加
TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//手动清除更新中断标志位
九，定时器外部时钟
1，配置通过etr的外部时钟模式2 TIM_ETRClockMode2Config参数选择
1.1 TIM_ExtTRGPSC_OFF,不需要分频
1.2TIM_ExtTRGPolarity_Inverted是反向,就是低电平或下降沿有效
1.3TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted是不反向,就是高电平或上升沿有效
1.4 外部触发滤波器:以一个采样频率f采用n个点，如果n个点都一样才会有效输出
填一个滤波值（该处填0x0F）就不会乱跳
*十，输出比较功能（主要用来输出PWM波形（驱动电机的必要条件））
1，OC（Output Compare）输出比较，IC（Input Compare）输入比较
CC（Capture Compare）表示输入捕获和输出比较单元
十一，PWM简介
1,,使用PWM波形,用来等效地实现一个模拟信号的输出
2,对于呼吸灯：调控点亮和熄灭的时间比例，就能让LED呈现出不同的亮度级别
对于电机调速：我们以很快的频率给电机通电断电通电断电，使电机的速度维持中等速度
3，PWM的应用场景必须是一个惯性系统，
即LED在熄灭的时候,由于余晖和人眼视觉暂留现象，
LED不会立马熄灭，而是有一定的惯性，过一小段时间才会熄灭。
电机也是，电机断电时,电机的转动不会立马停止，而是有一定的惯性，过一小段时间才会熄灭。
4，高低电平跳变的数字信号，可以等效为中间虚线表示的模拟量
当上面电平时间长一点,下面电平时间短一点的时候，等效模拟量就偏向于上面
当下面电平时间长一点,上面电平时间短一点的时候，等效模拟量就偏向于下面
5，PWM参数
5.1 频率=1/Ts（Ts代表一个高低电平变换周期的时间），
PWM频率越快，等效模拟的信号就越平稳，同时性能开销就越大
一般来说PWM频率在几k到几十k就够快了
5.2 占空比=Ton/Ts（Ton是高电平的时间，Ts代表一个高低电平变换周期的时间。
那Ton/Ts就是高电平时间相对于整个周期时间的比例）
占空比越大,那等效的模拟电压就越趋近于高电平
占空比越小,那等效的模拟电压就越趋近于低电平
5.3 分辨率（占空比变化的精细程度）=占空比变化步距
6，使用PWM 波形，可以在数字系统等效输出模拟量，实现LED控制亮度，电机控速等功能
十二，输出比较通道（通用）
1，左边就是CNT计数器和CCR1第一路的捕获/比较寄存器
CNT>CCR1或者CNT=CCR1,就会给输出模式控制器传一个信号
输出模式控制器就会改变它输出OC1REF（reference参考信号）的高低电平
2，ETRF ,不用
3，REF可以前往主模式控制器，可以映射到主模式的TRGO输出上
4，REF主要通往下一路的极性选择，
给寄存器写0，信号往上走，就是电平不翻转，进来什么样出去什么样
给寄存器写1，信号往下走，就是电平翻转，信号通过一个非门取反
5，输出使能电路
6，OC1引脚就是CH1通道的引脚
十三，输出比较模式（输出模式控制器里面的执行逻辑）
1，匹配时置有效电平，CNT=CCR时,REF置有效（高）电平
匹配时置无效电平，CNT=CCR时,REF置无效（低）电平
以上两种都是一次性，不适合输出连续变化的波形
2, PWM模式1，PWM模式2，用于输出频率和占空比都可调的PWM波形
十四， PWM基本结构（主要讲解使用PWM1）
1，蓝色CNT，黄色ARR，红色CCR，绿色输出
2，蓝色自增到99，清零后再自增
3，由0开始CNT<CCR,置高电平。后面CNT>=CCR变为低电平。
4，占空比受CCR调控，如果CCR高一些，输出占空比就变大
如果CCR低一些，输出占空比就变小
十五，参数计算
1，该处分辨率是占空比最小的 变化步距，值越小越好
CCR的范围定义成分辨率，值越大越好
总而言之：占空比变化越细腻越好
十六，相关硬件外设
1，舵机简介执行逻辑：PWM信号输入控制板 ，给控制板一个指定的目标角度
电位器检测输出轴的当前角度：如果大于目标角度，电机机会反转
如果小于目标角度，电机机会正转
最终是输出轴固定在指定角度
1，如果单独供电：供电负极要和STM32共地，正极接5V引脚上，信号线，直接接引脚上就行（如PA0）
1，VM电机电源的正极，和舵机要求电源一样，要接一个输出大电流的电源
VM是驱动电压输入端，范围是4.5-10V，一般与电机额定电压保持一致
如果是5V 的电机，这里就接5V
2，VCC逻辑电平输入端，范围是2.7V-5.5V，要和控制器电源保持一致
如果使用STM32，是3.3V的器件，就接3.3V，
不需要大功率，可以和控制器共用一个电源
3，第三个引脚GND，接系统的负极
4，AO1,AO2,BO1,BO2就是两路电机的输出
AO1,AO2是A路的两个输出，控制端是上面的三个（PWMA,AIN2,AIN1）,
这三个引脚（直接接GPIO口）控制下面的一个电机，
其中PWMA要接PWM信号输出端，其他两个引脚任意接两个普通的GPIO口。
这三个引脚给一个低功率的控制信号，驱动电路就会从VM汲取电流，来输出到电机，
这样就能完成低功率的控制信号控制大功率设备的目的了。
5，STBY引脚，是待机控制脚。如果接GND芯片就不工作，处于待机状态
如果接逻辑电源VCC，芯片就正常工作
1，判断正转反转
十七，PWM驱动LED呼吸灯
1,根据PWM基本结构 开钟，配时基单元，配输出比较单元，配GPIO,运行控制
2,介绍库函数
结构体初始化输出比较单元（配四个）TIM_OC1Init，TIM_OC2Init，TIM_OC3Init，TIM_OC4Init
TIM_OCStructInit 这个是用来给输出比较结构体赋一个默认值的
TIM_CtrlPWMOutputs仅高级定时器使用
在使用高级定时器输出PWM时
需要调用这个函数
使能主输出
否则PWM将不能正常输出
TIM_SetCompare1 用来单独更改CCR寄存器值的函数
3,引脚重映射
把PA0,改到PA15,用部分重映射或者引脚重映射
重映射定时器或者其他外设的复用引脚
1，先打开AFIO时钟
2，再用AFIO重映射外设复用的引脚
PA15,PB3,PB4当作GPIO使用要解除调试
1，先打开AFIO时钟
2，再用AFIO复用将JTAG解除
重映射的引脚正好是调试端口
1，先打开AFIO时钟
2，再用AFIO重映射外设复用的引脚
3，再用AFIO复用将JTAG解除
十八，PWM驱动舵机
1，对于同一个定时器的不同通道输出的PWM的特点
1.1 因为不同通道是共用一个计数器的 ，它们的频率是一样的
1.2占空比由各自的CCR决定，占空比可以各自设定
1.3由于计数器更新,所有PWM同时跳变，所以它们的相位是同步的
1.4如果驱动多个舵机或直流电机，使用同一个定时器不同通道的PWM,就可以了
2，参数计算
2.1 PWM_SetCompare2(1500);90度
（2500）180
（500）0
十九，PWM驱动直流电机
1，加大PWM频率，超出人耳范围，就听不到蜂鸣器响
人耳听到20-20kHz，目前是1kHz
可以加大频率，可通过减小预分频器完成，这样不会影响占空比，
给预分频器PSC去掉一个0，变成72-1，就是10kHz了
36-1，就是20kHz
2，反转用，int void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
3，Compare传正数，Speed前加-
二十，输入捕获简介
1，功能描述：就是输入引脚电平跳变的瞬间,把CNT的值锁存到CCR中
2，作用：测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数
3，结合PWMI模式和主从触发模式，测量频率占空比就是硬件全自动执行
软件不需要干预和中断，需要测量时，直接读取CCR寄存器
二十一，频率测量
1，越往左，频率越高。越往右，频率越低
2，信号都是只有高低电平的数字信号
3，测试频率的方法
3.1 测频法（适合高频信号）：测频法测量结果，更新的慢一些,数值相对稳定
3.2 测周法（适合低频信号）：测周法更新的快,数据跳变也非常快
4，中界频率：测频法与测周法误差（N相同）相等的频率点，
5，N越大,正负1误差对我们的影响越小
6，每次捕获之后，要CNT清0，再补获取的CNT才是两个上升沿的时间间隔
（可以用主从触发模式自动完成）
二十二，输入捕获通道
1，滤波器的输入是TI1，即CH1的引脚
2，输出的TI1F是滤波后的信号
3，FDTS是滤波器的采样时钟来源
4，CCMR1寄存器里的ICF位可以控制滤波器的参数
5，滤波器工作原理：
5.1 以采样频率对输入信号进行采样，
当连续N个值都为高电平，输出才为高电平
当连续N个值都为低电平，输出才为低电平
5.2 ,如果信号出现高频抖动,导致连续采样N个值不全都一样
那输出就不会变化这样就可以达到滤波的效果
5.3 采样频率越低,采样个数N越大,滤波效果就越好。
6, 滤波后的信号，通过边缘检测器，捕获上升沿或下降沿
7，用CCER寄存器里的CC1P位，可以选择极性
8， 最终，得到T11FP1触发信号,通过数据选择器，进入通道1后续的捕获电路
9，共四种连接方式
10，CC1S位可以对数据选择器进行选择
11，ICPS位，可以配置这里的分频器
12，CC1E位，控制输出使能或失能
13，TI1FP1和TIF_ED可以通向从模式控制器
二十三，主从触发模式
1，主模式：可以将定时器内部的信号,映射到TRGO引脚，触发别的外设
2，从模式：接收其他外设或者自身外设的一些信号，
用于控制自身定时器的运行,也就是被别的信号控制
3，触发源选择：选择从模式的触发信号源的（可以认为是从模式的一部分）
选择指定的一个信号，得到TRGI，TRGI去触发从模式
4，让TI1FP1信号自动触发CNT清零，实现硬件全自动测量选择下面的路
二十四，输入捕获基本结构
1，时基单元配置好，启动定时器，CNT会在预分频后的时钟驱动下，不断自增
2，经过预分频之后这个位置的时钟频率,就是驱动CNT的标准频率fc
（标准频率=72M/预分频系数）
3，ARR一般设置为最大65535，那CNT最大也是65535
二十五，PWMI基本结构
1，两个通道同时捕获一个引脚，可以同时测量周期和占空比
二十六，输入捕获模式测频率
1，ARR给100-1,这样PSC决定频率,CCR决定占空比
2，PWM_SETPrescaler(720-1); //频率=72M/(PSC+1)/(ARR+1)
PWM_SetCompare1(50); //Duty = CCR/(ARR+1)
3，初始化IC对照基本结构来
3.1 RCC开钟，开GPIO和TIM
3.2 GPIO初始化，把GPIO配置成输入模式（一般选择上拉输入或者浮空输入模式）
3.3 配置时基单元，让CNT计数器在内部时钟的驱动下自增运行
3.4 配置输入捕获单元，
3.5 选择从模式触发源（TI1FP1）,调用库函数就行
3.6 选择触发后执行Reset操作，调用库函数就行
3.7 最后调用TIM_Cmd函数，开启定时器
4，库函数介绍
4.1 IC_Init 初始化输入捕获单元（单一配置一个通道），四个通道共用一个函数，
TIM_OC4Init，每个通道单独占一个函数
4.2 TIM_PWMIConfig 初始化输入捕获单元（快速配置两个通道），
4.3 TIM_ICStructlnit,可以给输入捕获结构体赋一个初始值
4.4 TIM_SelectlnputTrigger,选择输入触发源TRGI（对应从模式的触发源选择）
4.5 TIM_SelectOutputTrigger,选择输出触发源TRGO（对应主模式输出的触发源）
4.6 TIM_SelectSlaveMode,选择从模式（对应从模式选择部分）
4.7 TIM SetlC1, 2. 3. 4Prescaler，分别单独配置通道1、2、3、4的分频器
4.8 TIM_GetCapture1，2，3，4，和SetCompare1，2，3，4对应，
都是读写CCR寄存器
输出比较模式下,CCR是只写的,要用SetCompare写入
输入捕获模式下,CCR是只读的,要用GetCapture读出
5，attention：滤波器和分频器都是计次的
5.1 滤波器计次,不会改变信号的原有频率，一般滤波器的采样频率会远高于信号频率
所以它只会滤除高频噪声,使信号更平滑
5.1 分频器就是对信号本身进行计次了,会改变频率
6，TIM_ICPSC_DIV1每次触发都有效，不分频
二十七，PWIM模式测频率占空比
1,开两个通道，图1 效果等于图2
只需要传入一个通道参数，在函数里，会自动把剩下的一个通道初始化成相反配置
该模式只支持通道1，2
二十八，编码器接口简介
1，CH3,CH4不能接编码器
二十九，正交编码器
1,一般有两个信号输出引脚，一个是A相，一个是B相
2，转得越快，方波的频率越高，方波的频率代表速度
3，正转时，A相提前B相90度。反转时，A相滞后B相90度。这两个定义是相对的
4，用正交信号相比较单独定义一个方向引脚的好处：
4.1 正交信号精度更高，因为A、B相都可以计次,相当于计次频率提高了一倍
4.2 正交信号可以抗噪声，因为正交信号的两个信号是交替跳变的，
所以可以设计一个抗噪声电路，
如果一个信号变，另一个不变，就是产生噪声，此时计次值是不会变化的
5，当出现某一个边沿时，判断另一相的高低电平，在正转表就是正转，在反转表就是反转
三十，编码器接口基本结构
1输入捕获的前两个通道,通过GPIO口接入编码器的A、B相
2 然后通过滤波器和边沿检测极性选择，产生TIFP1和TIFP2,通向编码器接口，
3 编码器接口通过预分频器控制CNT计数器的时钟
4 同时,编码器接口还根据编码器的旋转方向,控制CNT的计数方向
5 编码器正转时,CNT自增,编码器反转时,CNT自减
三十一，工作模式
1，TI1FP1和TI2FP2接的是编码器的A、B相
2, 在A相和B相的上升沿或下降沿触发计数
3，向上计数还是向下计数，取决于另一相的电平状态（即此处的相对信号的电平）
4,有效边沿，三种模式：仅在A相边沿计数，仅在B相边沿计数，AB相边沿都计数
tips：正向的都向上计数，反向的都向下计数
三十二，实例图
1，下图两个引脚都不反向
2，极性的变化对计数的影响，下图为TI1反相，TI2不反相
三十三，编码器测速
1，初始化Encoder，根据编码器接口基本结构配置
1.1 RCC开钟，开GPIO和TIM
1.2 配置GPIO,把PA6,PA7配成输入模式
1.3 配置时基单元：预分频器选择不分频，自动重装一般给最大65535只需要CNT执行计数就行
1.4 配置输出捕获单元（这里只有滤波器和极性两个参数有用）
1.5 配置编码器接口模式：调用库函数就可以
1.6 调用TIM_Cmd，启动定时器
2，电路完成后，CNT就会随着编码器自增自减。
如果想量出编码器位置，直接读出CNT的值
如果想测量编码器的速度和方向，需要每隔一段固定的闸门时间，取出一次CNT,再把CNT清零，这就是测频法测量速度了
3，库函数介绍
TIM_EncoderInterfaceConfig 定时器编码器接口配置
（参数1：定时器，参数2：编码器模式，参数3：通道1的电平极性，参数4：通道2的电平极性）
4，不需要定时器内部时钟配置， 因为编码器接口会托管时钟
编码器接口就是一个带方向控制的外部时钟，所以内部时钟没有用
5，不需要计数器模式，因为计数方向会被编码器接口托管
6，自动重装值，给65536-1，即满量程计数，这样的计数范围是最大的，方便换算为负数 7，预分频器，改成1-1，预分频器给0，就是不分频。编码器的时钟，直接驱动计数器 8,TIM_EncoderInterfaceConfig要在TIM_ICInit后面，否则会被覆盖
9，反转改负数，强制转换类型
10，修改极性，即正反转与增减对应情况
10.1硬件:A,B两根线换一下
10.2 软件：任意修改一个极性，修改两个就还是不变
11，实现编码器测速：在固定的闸门读一次CNT，然后把CNT清零
需要定义一个临时变量
12，该处用Delay_ms(1000);实现闸门时间，最好不要在主循环加入过长的 Delay
作者：nosaes
