STM32之TIM1高級定時器

1.1 TIM1_CH1N 與 TIM1_CH1 的區(qū)別

在剛準(zhǔn)備使用定時器的時候，我看了下原理圖，發(fā)現(xiàn)對于定時器1，它的每一個輸出通道都是成對的，即TIM1_CH1N與TIM1_CH1兩個一組，通過網(wǎng)絡(luò)查詢后，明白了芯片這樣設(shè)計的原因。

TIM1是一個完整的電機控制用定時器外設(shè)，TIM1_CH1和TIM1_CH1N，用于驅(qū)動上下兩個功率管。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，用來關(guān)閉TIM1的輸出。

1.2 定時器的配置及 PWM 的設(shè)置 1.2.1 定時器相關(guān)結(jié)構(gòu)體

從固件庫里的教程CHM獲取到的定時器相關(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：定時器初始化配置結(jié)構(gòu)體

TIM_OCInitTypeDef：定時器輸出比較結(jié)構(gòu)體

1.2.2 定時器的三個速度

在剛開始學(xué)習(xí)定時器的時候，我對定時器的速度、技術(shù)速度都很迷糊，通過前面對STM32時鐘系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，以及RCC庫里面幾個函數(shù)的學(xué)習(xí)，總算明白了，定時器的這三個速度。

TIMxCLK（定時器的工作頻率）：這個頻率是我們在RCC里面配置APB1或APB2總線時的頻率。

TIMx Counter Clock（定時器的計數(shù)頻率）：這個頻率是定時器對ARR寄存器內(nèi)的值進行加數(shù)或是減數(shù)的速度。

以前在做51單片機編程的時候，這兩個頻率往往是一致的。所以，剛開始對這兩個頻率的理解上還是有點疑惑的。

TIMx Running @（定時器的作用頻率）：這個頻率表示定時器在這一次ARR寄存器開始累加或遞減到下一次ARR寄存器重裝所用的時間，這個頻率可以理解為在以前的51單片機內(nèi)我們定時器的定時周期。

對以上三個頻率理解清楚后，再對定時器進行初始化的配置就很清晰了。

1.2.3 定時器的配置

定時器的配置代碼

// Compute the prescaler value /

//TIM3CLK is 72 MHz

//TIM3 Counter Clock is 24 MHz

//TIM3 is running at 1 KHz

PrescalerValue = (unsigned int) (72000000 / 36000000) - 1;

PeriodValue = (unsigned int)( 36000000 / 1000 ) - 1;

三個頻率的設(shè)置：定時器工作頻率為72MHz，定時器計數(shù)頻率36MHz，定時周期1KHz，通過這三個值，計算PrescalerValue 及PeriodValue的值。為后面的結(jié)構(gòu)體配置做準(zhǔn)備。

關(guān)于定時器的工作頻率為72MHz，這是我在網(wǎng)上查到的一個小經(jīng)驗，我在DATASHEET中沒有找到相關(guān)的說明，最后的PWM頻率說明這個小經(jīng)驗是正確的。網(wǎng)上提到分給APB1的頻率，即提供給TIM3的定時器的工作頻率會自動倍頻。

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設(shè)置APB1時鐘

我在前面配置給APB1的時鐘是系統(tǒng)時鐘二分頻，即36MHz，而網(wǎng)上提到的倍頻，即提供定時器的工作頻率其實還是72MHz，最后證明TIM3工作頻率的確是倍頻了，對其他的定時器沒有驗證，我猜測掛載在APB1上的定時器都具有倍頻的功能，即同樣定時器的工作頻率都經(jīng)過了倍頻。

// Time base configuration /

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PeriodValue;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0x0;

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

TIM_Period及 TIM_Prescaler的值通過前面的計算已經(jīng)確定。其中TIM_Prescaler是確定定時器技術(shù)頻率，TIM_Period是確定定時周期的。

// PWM1 Mode configuration: Channel1 /

CCR_Val = (unsigned int) (PeriodValue / 2 ) ;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR_Val;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

//TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//選擇第二個通道輸出

TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //選擇第二個通道輸出

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器定時周期。而占空比是由TIM_Pulse確定的。其中占空比公式為：

DUTY = CCR寄存器的值 / ARR寄存器的值

DUTY = TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse / TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler-1

//TIM3->CCER &= 0xEEEF;

// TIM3 enable counter

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);

定時器的最后使能配置。至此，有關(guān)定時器相關(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。實際上，程序流程上是先配置GPIO的，但我在學(xué)習(xí)PWM時，在GPIO上花費了大量的時間，也對GPIO理解更加深刻了。

雜談全文文字

12 MAY, 2011

STM32的時鐘系統(tǒng)

1.1 STM32 時鐘系統(tǒng)概述

在STM32中，有五個時鐘源，為HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。

①、HSI是高速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz。

②、HSE是高速外部時鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率范圍為4MHz~16MHz。

③、LSI是低速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz。

④、LSE是低速外部時鐘，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72MHz。

其中40kHz的LSI供獨立看門狗IWDG使用，另外它還可以被選擇為實時時鐘RTC的時鐘源。另外，實時時鐘RTC的時鐘源還可以選擇LSE，或者是HSE的128分頻。RTC的時鐘源通過RTCSEL[1:0]來選擇。

STM32中有一個全速功能的USB模塊，其串行接口引擎需要一個頻率為48MHz的時鐘源。該時鐘源只能從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，PLL必須使能，并且時鐘頻率配置為48MHz或72MHz。

另外，STM32還可以選擇一個時鐘信號輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統(tǒng)時鐘。

系統(tǒng)時鐘SYSCLK，它是供STM32中絕大部分部件工作的時鐘源。系統(tǒng)時鐘可選擇為PLL輸出、HSI或者HSE。系統(tǒng)時鐘最大頻率為72MHz，它通過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時鐘。

②、通過8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時器時鐘。

③、直接送給Cortex的空閑運行時鐘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)，另一路送給定時器(Timer)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器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)，另一路送給定時器(Timer)1倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器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。

在以上的時鐘輸出中，有很多是帶使能控制的，例如AHB總線時鐘、內(nèi)核時鐘、各種APB1外設(shè)、APB2外設(shè)等等。當(dāng)需要使用某模塊時，記得一定要先使能對應(yīng)的時鐘。

需要注意的是定時器的倍頻器，當(dāng)APB的分頻為1時，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模塊雖然需要一個單獨的48MHz時鐘信號，但它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊工作的時鐘應(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用戶手冊中的時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，通過該圖可以從總體上掌握STM32的時鐘系統(tǒng)。

1.2 STM32 時鐘的配置

以下代碼表示使用外部晶振，給整個系統(tǒng)提供振蕩源。初始化外部晶振后，通過PLL倍頻，再給系統(tǒng)時鐘及掛載在AHB、APB1和APB2總線上的外設(shè)提供時鐘。

void RCC_Configuration(void)

{

//---------------------------------------------------------------

//-------------------------------使用外部晶振，并等待外部晶振起振

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//配置外部高速晶振

RCC_WaitForHSEStartUp();//等待外部高速晶振起振

//---------------------------------------------------------------

//----------------------------采用外部高速晶振做PLL源，并配置PLL

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9); //PLL配置

RCC_PLLCmd(ENABLE);//PLL使能

//---------------------------------------------------------------

//---------------------------------------------------配置總線頻率

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//設(shè)置AHB時鐘

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設(shè)置APB1時鐘

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//設(shè)置APB2時鐘

//---------------------------------------------------------------

//-------------------------------------------------系統(tǒng)時鐘初始化

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//系統(tǒng)時鐘初始化

//---------------------------------------------------------------

//-------------------------------------------總線上外設(shè)時鐘初始化

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA

|RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC

|RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE

|RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_AFIO

|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4 | RCC_APB1Periph_USART2

|RCC_APB1Periph_USART3|RCC_APB1Periph_TIM2

, ENABLE );

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

}

一直想弄明白RCC配置里面到底做了什么，這次通過對這一系列函數(shù)的研究，總算明白了，STM32系統(tǒng)的時鐘配置，以及到底芯片及外設(shè)到底工作在一個什么樣的頻率上。