STM32之TIM1高級(jí)定時(shí)器
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1.1 TIM1_CH1N 與 TIM1_CH1 的區(qū)別
在剛準(zhǔn)備使用定時(shí)器的時(shí)候，我看了下原理圖，發(fā)現(xiàn)對(duì)于定時(shí)器1，它的每一個(gè)輸出通道都是成對(duì)的，即TIM1_CH1N與TIM1_CH1兩個(gè)一組，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢后，明白了芯片這樣設(shè)計(jì)的原因。
TIM1是一個(gè)完整的電機(jī)控制用定時(shí)器外設(shè)，TIM1_CH1和TIM1_CH1N，用于驅(qū)動(dòng)上下兩個(gè)功率管。如果Deadtime為0，則 TIM1_CH1N是TIM1_CH1的反相，如果Deadtime不為0，則在TIM1_CH1N上插入了Deadtime，防止上下功率管同時(shí)導(dǎo)通。
另外的兩類管腳定義：
TIM1_ETR是外部觸發(fā)輸入管腳；
TIM1_BKIN是故障信號(hào)，用來(lái)關(guān)閉TIM1的輸出。
1.2 定時(shí)器的配置及 PWM 的設(shè)置 1.2.1 定時(shí)器相關(guān)結(jié)構(gòu)體
從固件庫(kù)里的教程CHM獲取到的定時(shí)器相關(guān)的結(jié)構(gòu)體。
TIM_BDTRInitTypeDef
BDTR structure definition
TIM_ICInitTypeDef
TIM Input Capture Init structure definition
TIM_OCInitTypeDef
TIM Output Compare Init structure definition
TIM_TimeBaseInitTypeDef
TIM Time Base Init structure definition
TIM_TypeDef
TIM
其中與PWM輸出有關(guān)的結(jié)構(gòu)體主要為：
TIM_TimeBaseInitTypeDef：定時(shí)器初始化配置結(jié)構(gòu)體
TIM_OCInitTypeDef：定時(shí)器輸出比較結(jié)構(gòu)體
1.2.2 定時(shí)器的三個(gè)速度
在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)定時(shí)器的時(shí)候，我對(duì)定時(shí)器的速度、技術(shù)速度都很迷糊，通過(guò)前面對(duì)STM32時(shí)鐘系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，以及RCC庫(kù)里面幾個(gè)函數(shù)的學(xué)習(xí)，總算明白了，定時(shí)器的這三個(gè)速度。
TIMxCLK（定時(shí)器的工作頻率）：這個(gè)頻率是我們?cè)赗CC里面配置APB1或APB2總線時(shí)的頻率。
TIMx Counter Clock（定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率）：這個(gè)頻率是定時(shí)器對(duì)ARR寄存器內(nèi)的值進(jìn)行加數(shù)或是減數(shù)的速度。
以前在做51單片機(jī)編程的時(shí)候，這兩個(gè)頻率往往是一致的。所以，剛開(kāi)始對(duì)這兩個(gè)頻率的理解上還是有點(diǎn)疑惑的。
TIMx Running @（定時(shí)器的作用頻率）：這個(gè)頻率表示定時(shí)器在這一次ARR寄存器開(kāi)始累加或遞減到下一次ARR寄存器重裝所用的時(shí)間，這個(gè)頻率可以理解為在以前的51單片機(jī)內(nèi)我們定時(shí)器的定時(shí)周期。
對(duì)以上三個(gè)頻率理解清楚后，再對(duì)定時(shí)器進(jìn)行初始化的配置就很清晰了。
1.2.3 定時(shí)器的配置
定時(shí)器的配置代碼
// Compute the prescaler value /
三個(gè)頻率的設(shè)置：定時(shí)器工作頻率為72MHz，定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率36MHz，定時(shí)周期1KHz，通過(guò)這三個(gè)值，計(jì)算PrescalerValue 及PeriodValue的值。為后面的結(jié)構(gòu)體配置做準(zhǔn)備。
關(guān)于定時(shí)器的工作頻率為72MHz，這是我在網(wǎng)上查到的一個(gè)小經(jīng)驗(yàn)，我在DATASHEET中沒(méi)有找到相關(guān)的說(shuō)明，最后的PWM頻率說(shuō)明這個(gè)小經(jīng)驗(yàn)是正確的。網(wǎng)上提到分給APB1的頻率，即提供給TIM3的定時(shí)器的工作頻率會(huì)自動(dòng)倍頻。
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設(shè)置APB1時(shí)鐘
我在前面配置給APB1的時(shí)鐘是系統(tǒng)時(shí)鐘二分頻，即36MHz，而網(wǎng)上提到的倍頻，即提供定時(shí)器的工作頻率其實(shí)還是72MHz，最后證明TIM3工作頻率的確是倍頻了，對(duì)其他的定時(shí)器沒(méi)有驗(yàn)證，我猜測(cè)掛載在APB1上的定時(shí)器都具有倍頻的功能，即同樣定時(shí)器的工作頻率都經(jīng)過(guò)了倍頻。
// Time base configuration /
TIM_Period及 TIM_Prescaler的值通過(guò)前面的計(jì)算已經(jīng)確定。其中TIM_Prescaler是確定定時(shí)器技術(shù)頻率，TIM_Period是確定定時(shí)周期的。
// PWM1 Mode configuration: Channel1 /
以上是輸出比較結(jié)構(gòu)體的配置，他最后決定了PWM的參數(shù)，PWM的頻率即前面的定時(shí)器定時(shí)周期。而占空比是由TIM_Pulse確定的。其中占空比公式為：
DUTY
DUTY
定時(shí)器的最后使能配置。至此，有關(guān)定時(shí)器相關(guān)的結(jié)構(gòu)體的配置就結(jié)束了。在配置完GPIO后就可以輸出PWM波了。實(shí)際上，程序流程上是先配置GPIO的，但我在學(xué)習(xí)PWM時(shí)，在GPIO上花費(fèi)了大量的時(shí)間，也對(duì)GPIO理解更加深刻了。
雜談全文文字
12 MAY, 2011
STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)
1.1 STM32 時(shí)鐘系統(tǒng)概述
在STM32中，有五個(gè)時(shí)鐘源，為HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
①、HSI是高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz。
②、HSE是高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，頻率范圍為4MHz~16MHz。
③、LSI是低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz。
④、LSE是低速外部時(shí)鐘，接頻率為32.768kHz的石英晶體。
⑤、PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，其時(shí)鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過(guò)72MHz。
其中40kHz的LSI供獨(dú)立看門狗IWDG使用，另外它還可以被選擇為實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的時(shí)鐘源。另外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的時(shí)鐘源還可以選擇LSE，或者是HSE的128分頻。RTC的時(shí)鐘源通過(guò)RTCSEL[1:0]來(lái)選擇。
STM32中有一個(gè)全速功能的USB模塊，其串行接口引擎需要一個(gè)頻率為48MHz的時(shí)鐘源。該時(shí)鐘源只能從PLL輸出端獲取，可以選擇為1.5分頻或者1分頻，也就是，當(dāng)需要使用USB模塊時(shí)，PLL必須使能，并且時(shí)鐘頻率配置為48MHz或72MHz。
另外，STM32還可以選擇一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統(tǒng)時(shí)鐘。
系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK，它是供STM32中絕大部分部件工作的時(shí)鐘源。系統(tǒng)時(shí)鐘可選擇為PLL輸出、HSI或者HSE。系統(tǒng)時(shí)鐘最大頻率為72MHz，它通過(guò)AHB分頻器分頻后送給各模塊使用，AHB分頻器可選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻。其中AHB分頻器輸出的時(shí)鐘送給5大模塊使用：
①、送給AHB總線、內(nèi)核、內(nèi)存和DMA使用的HCLK時(shí)鐘。
②、通過(guò)8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時(shí)器時(shí)鐘。
③、直接送給Cortex的空閑運(yùn)行時(shí)鐘FCLK。
④、送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設(shè)使用(PCLK1，最大頻率36MHz)，另一路送給定時(shí)器(Timer)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器2、3、4使用。
⑤、送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設(shè)使用(PCLK2，最大頻率72MHz)，另一路送給定時(shí)器(Timer)1倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器1使用。另外，APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。
在以上的時(shí)鐘輸出中，有很多是帶使能控制的，例如AHB總線時(shí)鐘、內(nèi)核時(shí)鐘、各種APB1外設(shè)、APB2外設(shè)等等。當(dāng)需要使用某模塊時(shí)，記得一定要先使能對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘。
需要注意的是定時(shí)器的倍頻器，當(dāng)APB的分頻為1時(shí)，它的倍頻值為1，否則它的倍頻值就為2。
連接在APB1(低速外設(shè))上的設(shè)備有：電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個(gè)單獨(dú)的48MHz時(shí)鐘信號(hào)，但它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時(shí)鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時(shí)鐘。USB模塊工作的時(shí)鐘應(yīng)該是由APB1提供的。
連接在APB2(高速外設(shè))上的設(shè)備有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO口(PA~PE)、第二功能IO口。
下圖是STM32用戶手冊(cè)中的時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)該圖可以從總體上掌握STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)。
1.2 STM32 時(shí)鐘的配置
以下代碼表示使用外部晶振，給整個(gè)系統(tǒng)提供振蕩源。初始化外部晶振后，通過(guò)PLL倍頻，再給系統(tǒng)時(shí)鐘及掛載在AHB、APB1和APB2總線上的外設(shè)提供時(shí)鐘。
void RCC_Configuration(void)
{
//---------------------------------------------------------------
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//配置外部高速晶振
//---------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------------系統(tǒng)時(shí)鐘初始化
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------總線上外設(shè)時(shí)鐘初始化
}
一直想弄明白R(shí)CC配置里面到底做了什么，這次通過(guò)對(duì)這一系列函數(shù)的研究，總算明白了，STM32系統(tǒng)的時(shí)鐘配置，以及到底芯片及外設(shè)到底工作在一個(gè)什么樣的頻率上。
評(píng)論