STM32PWM之——定时器(1)

• 定时器功能简介

　　STM32 一共有 8 个都为 16 位的定时器。其中 TIM6、 TIM7 是基本定时器；TIM2、TIM3、 TIM4、 TIM5 是通用定时器； TIM1 和 TIM8 是高级定时器。这些定时器使 STM32 具有定时、信号的频率测量、信号的 PWM 测量、 PWM输出、三相 6 步电机控制及编码器接口等功能。

• 基本定时器　

　　基本定时器TIM6 和TIM7，这两个定时器只具备最基本的定时功能，就是累加的时钟脉冲数超过预定值时，能触发中断或触发 DMA 请求。由于在芯片内部与 DAC 外设相连，可通过触发输出驱动 DAC。也可以作为其它通用定时器的时钟基准。

　　这两个基本定时器使用的时钟源都是 TIMxCLK，时钟源经过 PSC 预分频器输入至脉冲计数器（TIMx_CNT） ，基本定时器只能工作在向上计数模式，在重载寄存器（TIMx_ARR） 保存的是定时器的溢出值。工作时， 脉冲计数器 TIMx_CNT 由时钟触发进行计数，当 TIMx_CNT 的计数值 X 等于重载寄存器 TIMx_ARR 中保存的数值 N 时，产生溢出事件，可触发中断或 DMA 请求。然后 TIMx_CNT 的值重新被置为 0，重新向上计数。

• 通用定时器

　　通用定时器为TIM2~TIM5，主要用在测量输入脉冲的频率、脉冲宽与输出 PWM 脉冲的场合，还具有编码器的接口。

　　通用定时器比基本定时器多出的强大功能，就是因为通用定时器多出了一种寄存器——捕获/比较寄存器， TIMx_CCR(capture/compare register 简称CCR)，它在输入时被用于捕获(存储) 输入脉冲在电平发生翻转时，脉冲计数器TIMx_CNT 的当前计数值，从而实现脉冲的频率测量；在输出时被用来存储一个脉冲数值，把这个数值用于与脉冲计数器 TIMx_CNT 的当前计数值进行比较，根据比较结果进行不同的电平输出 。

• pwm输出：

　　通用定时器可以利用 GPIO 引脚进行脉冲输出，在配置PWM输出功能时（或者比较输出功能时），捕获/比较寄存器 TIMx_CCR 被用作比较功能，配置脉冲计数器TIMx_CNT 为向上计数，重载寄存器 TIMx_ARR 被配置为 N，即 TIMx_CNT的当前计数值数值 X 在 TIMxCLK 时钟源的驱动下不断累加，当 TIMx_CNT 的数值 X 大于 N 时，会重置 TIMx_CNT 数值为 0 重新计数。而在 TIMxCNT 计数的同时， TIMxCNT 的计数值 X 会与比较寄存器TIMx_CCR 预先存储了的数值 A 进行比较，当脉冲计数器 TIMx_CNT 的数值 X小于比较寄存器 TIMx_CCR 的值 A 时， 输出高电平（或低电平），相反地，当脉冲计数器的数值 X 大于或等于比较寄存器的值 A 时，输出低电平（或高电平）。

　　如此循环，得到的输出脉冲周期就为重载寄存器 TIMx_ARR 存储的数值(N+1)乘以触发脉冲的时钟周期，其脉冲宽度则为比较寄存器 TIMx_CCR 的值A 乘以触发脉冲的时钟周期，即输出 PWM 的占空比为 A/(N+1) 。

• 测量 PWM 输入

　　当定时器被配置为输入功能时，可以用于检测输入到 GPIO 引脚的信号(频率检测、输入 PWM 检测)，此时捕获/比较寄存器 TIMx_CCR 被用作捕获功能。测量脉冲宽，需要两个捕获寄存器，在输入脉冲的不同边沿(pwm波的上升沿IC1和下降沿IC2)对TIM_CNT 的计数值进行捕获，得到这个 T1脉冲占空比为（N+1)/(A+1）。

　　要测量的PWM 脉冲通过 GPIO 引脚输入到定时器的脉冲检测通道把脉冲计数器 TIMx_CNT 配置为向上计数，重载计数器重载寄存器TIMx_ARR 的 N 值配置为足够大。

　　在输入脉冲 TI1 的上升沿到达时，触发 IC1 和 IC2 输入捕获中断，这时把脉冲计数器 TIMx_CNT 的计数值复位为 0，于是 TIMx_CNT 的计数值 X 在TIMxCLK 的驱动下从 0 开始不断累加，直到 TI1 出现下降沿，触发 IC2 捕获事件，此时捕获寄存器 TIMx_CCR2 把脉冲计数器 TIMx_CNT 的当前值 N1 存储越来，而 TIMx_CNT 继续累加，直到 TI1 出现第二个上升沿，触发了 IC1 捕获事件，此时 TIMx_CNT 的当前计数值 N2 被保存到 TIMx_CCR1。

　　很明显 TIMx_CCR1(加 1)的值乘以 TIMxCLK 的周期，即为待检测的 PWM输入脉冲周期， TIMx_CCR2（加 1） 的值乘以 TIMxCLK 的周期，就是待检测的PWM 输入脉冲的高电平时间(小于预留值时为高电平)，有了这两个数值，就可以计算出 PWM 脉冲的频率、占空比了。

• 定时器的时钟源

　　所有定时器(包括基本、通用、高级)使用内部时钟时，定时器的时钟源都被称为 TIMxCLK，但 TIMxCLK 的时钟来源并不是完全一样的。

　　常见的配置中，AHB=72MHz，而APB1预分频器系数被配置为2，则PCLK1刚好达到最大值36MHz。如果APB1的分频系数不为1，则TIM2~7的时钟TIMxCLK = (AHB/2) × 2=72MHz。APB2预分频器的分频系数被配置为1时，PCLK2刚好达到最大值72MHz，而TIMxCLK则直接等于APB2分配器的输出。