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STM32定時(shí)器詳解 -----影子寄存器，預(yù)裝寄存器

作者：時(shí)間：2016-11-26 來源：網(wǎng)絡(luò)

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● 重復(fù)計(jì)數(shù)器被重置為TIMx_RCR寄存器中的內(nèi)容

● 預(yù)分頻器的緩存器被加載為預(yù)裝載(TIMx_PSC寄存器)的值。

● 當(dāng)前的自動(dòng)加載寄存器被更新為預(yù)裝載值(TIMx_ARR寄存器中的內(nèi)容)。注：如果因?yàn)橛?jì)數(shù)器溢出而產(chǎn)生更新，自動(dòng)重裝載將在計(jì)數(shù)器重載入之前被更新，因此下一個(gè)周期將是預(yù)期的值(計(jì)數(shù)器被裝載為新的值)。

下面是一些計(jì)數(shù)器在不同時(shí)鐘頻率下的操作的例子：

內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為1，TIMx_ARR=0x6時(shí)的計(jì)數(shù)器時(shí)序圖：

內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為2時(shí)的計(jì)數(shù)器時(shí)序圖：

內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為4，TIMx_ARR=0x36時(shí)的計(jì)數(shù)器時(shí)序圖:

注：在此無論是中心對(duì)齊模式2或3都是在溢出時(shí)與UIF標(biāo)志一起使用

內(nèi)部時(shí)鐘分頻因子為N,計(jì)數(shù)器時(shí)序圖如下：

ARPE=1時(shí)的更新事件(計(jì)數(shù)器下溢)，計(jì)數(shù)器時(shí)序圖如下：

計(jì)數(shù)器寄存器各位的描述如下：

位15:0 ARR[15:0]: 自動(dòng)重裝載的值 (Prescaler value)

ARR包含了將要裝載入實(shí)際的自動(dòng)重裝載寄存器的值。詳細(xì)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)13.3.1節(jié)：有關(guān)ARR的更新和動(dòng)作。當(dāng)自動(dòng)重裝載的值為空時(shí)，計(jì)數(shù)器不工作。

4.重復(fù)計(jì)數(shù)器

前面解釋了計(jì)數(shù)器上溢/下溢時(shí)更新事件(UEV)是如何產(chǎn)生的，然而事實(shí)上它只能在重復(fù)計(jì)數(shù)達(dá)到0的時(shí)候產(chǎn)生。這個(gè)特性對(duì)產(chǎn)生PWM信號(hào)非常有用。

這意味著在每N次計(jì)數(shù)上溢或下溢時(shí)，數(shù)據(jù)從預(yù)裝載寄存器傳輸?shù)接白蛹拇嫫?TIMx_ARR自動(dòng)重載入寄存器，TIMx_PSC預(yù)裝載寄存器，還有在比較模式下的捕獲/比較寄存器TIMx_CCRx)，N是TIMx_RCR重復(fù)計(jì)數(shù)寄存器中的值。

重復(fù)計(jì)數(shù)器在下述任一條件成立時(shí)遞減：

● 向上計(jì)數(shù)模式下每次計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，

● 向下計(jì)數(shù)模式下每次計(jì)數(shù)器下溢時(shí)，

● 中央對(duì)齊模式下每次上溢和每次下溢時(shí)。雖然這樣限制了PWM的最大循環(huán)周期為128，但它能夠在每個(gè)PWM周期2次更新占空比。在中央對(duì)齊模式下，因?yàn)椴ㄐ问菍?duì)稱的，如果每個(gè)PWM周期中僅刷新一次比較寄存器，則最大的分辨率為2xTck。

重復(fù)計(jì)數(shù)器是自動(dòng)加載的，重復(fù)速率是由TIMx_RCR寄存器的值定義。當(dāng)更新事件由軟件產(chǎn)生(通過設(shè)置TIMx_EGR 中的UG位)或者通過硬件的從模式控制器產(chǎn)生，則無論重復(fù)計(jì)數(shù)器的值是多少，立即發(fā)生更新事件，并且TIMx_RCR寄存器中的內(nèi)容被重載入到重復(fù)計(jì)數(shù)器。

下圖為不同模式下更新速率的例子，及TIMx_RCR的寄存器設(shè)置

重復(fù)計(jì)數(shù)器各位的描述如下：

位15:8 保留位，始終讀為0。

位7:0 REP[7:0]: 重復(fù)計(jì)數(shù)器的值 (Repetition counter value) 開啟了預(yù)裝載功能后，這些位允許用戶設(shè)置比較寄存器的更新速率(即周期性地從預(yù)裝載寄存器傳輸?shù)疆?dāng)前寄存器)；如果允許產(chǎn)生更新中斷，則會(huì)同時(shí)影響產(chǎn)生更新中斷的速率。

每次向下計(jì)數(shù)器REP_CNT達(dá)到0，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更新事件并且計(jì)數(shù)器REP_CNT重新從REP值開始計(jì)數(shù)。由于REP_CNT只有在周期更新事件U_RC發(fā)生時(shí)才重載REP值，因此對(duì)TIMx_RCR寄存器寫入的新值只在下次周期更新事件發(fā)生時(shí)才起作用。這意味著在PWM模式中，(REP+1)對(duì)應(yīng)著：

－在邊沿對(duì)齊模式下，PWM周期的數(shù)目；

－在中心對(duì)稱模式下，PWM半周期的數(shù)目；

5.控制寄存器1

控制寄存器1各位的描述如下：

位15:10 保留，始終讀為0。

位9:8 CKD[1:0]：時(shí)鐘分頻因子 (Clock division)

這2位定義在定時(shí)器時(shí)鐘(CK_INT)頻率、死區(qū)時(shí)間和由死區(qū)發(fā)生器與數(shù)字濾波器(ETR,TIx)所用的采樣時(shí)鐘之間的分頻比例。

00：tDTS = tCK_INT

01：tDTS = 2 x tCK_INT

10：tDTS = 4 x tCK_INT

11：保留，不要使用這個(gè)配置

位7 ARPE：自動(dòng)重裝載預(yù)裝載允許位 (Auto-reload preload enable)

0：TIMx_ARR寄存器沒有緩沖；

1：TIMx_ARR寄存器被裝入緩沖器。

位6:5 CMS[1:0]：選擇中央對(duì)齊模式 (Center-aligned mode selection)

00：邊沿對(duì)齊模式。計(jì)數(shù)器依據(jù)方向位(DIR)向上或向下計(jì)數(shù)。

01：中央對(duì)齊模式1。計(jì)數(shù)器交替地向上和向下計(jì)數(shù)。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標(biāo)志位，只在計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)時(shí)被設(shè)置。

10：中央對(duì)齊模式2。計(jì)數(shù)器交替地向上和向下計(jì)數(shù)。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標(biāo)志位，只在計(jì)數(shù)器向上計(jì)數(shù)時(shí)被設(shè)置。

11：中央對(duì)齊模式3。計(jì)數(shù)器交替地向上和向下計(jì)數(shù)。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標(biāo)志位，在計(jì)數(shù)器向上和向下計(jì)數(shù)時(shí)均被設(shè)置。

在計(jì)數(shù)器開啟時(shí)(CEN=1)，不允許從邊沿對(duì)齊模式轉(zhuǎn)換到中央對(duì)齊模式。

位4 DIR：方向 (Direction)

0：計(jì)數(shù)器向上計(jì)數(shù)；

1：計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)。

當(dāng)計(jì)數(shù)器配置為中央對(duì)齊模式或編碼器模式時(shí)，該位為只讀。

位3 OPM：單脈沖模式 (One pulse mode)

0：在發(fā)生更新事件時(shí)，計(jì)數(shù)器不停止；

1：在發(fā)生下一次更新事件(清除CEN位)時(shí)，計(jì)數(shù)器停止。

位2 URS：更新請(qǐng)求源 (Update request source)

軟件通過該位選擇UEV事件的源

0：如果使能了更新中斷或DMA請(qǐng)求，則下述任一事件產(chǎn)生更新中斷或DMA請(qǐng)求：

−計(jì)數(shù)器溢出/下溢

−設(shè)置UG位

−從模式控制器產(chǎn)生的更新

1：如果使能了更新中斷或DMA請(qǐng)求，則只有計(jì)數(shù)器溢出/下溢才產(chǎn)生更新中斷或DMA請(qǐng)求

位1 UDIS：禁止更新 (Update disable)

軟件通過該位允許/禁止UEV事件的產(chǎn)生

0：允許UEV。更新(UEV)事件由下述任一事件產(chǎn)生：

−計(jì)數(shù)器溢出/下溢

−設(shè)置UG位

−從模式控制器產(chǎn)生的更新具有緩存的寄存器被裝入它們的預(yù)裝載值。(更新影子寄存器)

1：禁止UEV。不產(chǎn)生更新事件，影子寄存器(ARR、PSC、CCRx)保持它們的值。如果設(shè)置了UG位或從模式控制器發(fā)出了一個(gè)硬件復(fù)位，則計(jì)數(shù)器和預(yù)分頻器被重新初始化。

位0 CEN：使能計(jì)數(shù)器 (Counter enable)

0：禁止計(jì)數(shù)器；

1：使能計(jì)數(shù)器。

在軟件設(shè)置了CEN位后，外部時(shí)鐘、門控模式和編碼器模式才能工作。觸發(fā)模式可以自動(dòng)地通過硬件設(shè)置CEN位。

6.事件產(chǎn)生寄存器

位15:8 保留，始終讀為0。

位7 BG：產(chǎn)生剎車事件 (Break generation) 該位由軟件置’1’，用于產(chǎn)生一個(gè)剎車事件，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無動(dòng)作；

1：產(chǎn)生一個(gè)剎車事件。此時(shí)MOE=0、BIF=1，若開啟對(duì)應(yīng)的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應(yīng)的中斷和DMA。

位6 TG：產(chǎn)生觸發(fā)事件 (Trigger generation) 該位由軟件置’1’，用于產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)事件，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無動(dòng)作；

1：TIMx_SR寄存器的TIF=1，若開啟對(duì)應(yīng)的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應(yīng)的中斷和DMA。

位5 COMG：捕獲/比較事件，產(chǎn)生控制更新 (Capture/Compare control update generation) 該位由軟件置’1’，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無動(dòng)作；

1：當(dāng)CCPC=1，允許更新CCxE、CCxNE、OCxM位。

該位只對(duì)擁有互補(bǔ)輸出的通道有效。

位4 CC4G：產(chǎn)生捕獲/比較4事件 (Capture/Compare 4 generation) 參考CC1G描述。

位3 CC3G：產(chǎn)生捕獲/比較3事件 (Capture/Compare 3 generation) 參考CC1G描述。

位2 CC2G：產(chǎn)生捕獲/比較2事件 (Capture/Compare 2 generation) 參考CC1G描述。

位1 CC1G：產(chǎn)生捕獲/比較1事件 (Capture/Compare 1 generation) 該位由軟件置’1’，用于產(chǎn)生一個(gè)捕獲/比較事件，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無動(dòng)作；

1：在通道CC1上產(chǎn)生一個(gè)捕獲/比較事件：

若通道CC1配置為輸出：設(shè)置CC1IF=1，若開啟對(duì)應(yīng)的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應(yīng)的中斷和DMA。

若通道CC1配置為輸入：當(dāng)前的計(jì)數(shù)器值被捕獲至TIMx_CCR1寄存器；設(shè)置CC1IF=1，若開啟對(duì)應(yīng)的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應(yīng)的中斷和DMA。

若CC1IF已經(jīng)為1，則設(shè)置CC1OF=1。

位0 UG：產(chǎn)生更新事件 (Update generation) 該位由軟件置’1’，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無動(dòng)作；

1：重新初始化計(jì)數(shù)器，并產(chǎn)生一個(gè)更新事件。注意預(yù)分頻器的計(jì)數(shù)器也被清’0’(但是預(yù)分頻系數(shù)不變)。若在中心對(duì)稱模式下或DIR=0(向上計(jì)數(shù))則計(jì)數(shù)器被清’0’；若DIR=1(向下計(jì)數(shù))則計(jì)數(shù)器取TIMx_ARR的值。

關(guān)于剎車事件，觸發(fā)事件，捕獲比較事件的描述，詳見數(shù)據(jù)手冊(cè)13章

程序分析：

固件庫函數(shù)分析：

STM32的高級(jí)定時(shí)器功能十分強(qiáng)大，但相應(yīng)的功能強(qiáng)大就意味著結(jié)構(gòu)復(fù)雜。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)帶來的是復(fù)雜的庫函數(shù)。

高級(jí)定時(shí)器TIM1和TIM8一共有著80多個(gè)庫函數(shù)，如果對(duì)其一一介紹，不但浪費(fèi)時(shí)間，浪費(fèi)精力，還有可能變成類似《固件庫使用手冊(cè)》一樣的東西。在學(xué)習(xí)的時(shí)候，我們對(duì)事物的認(rèn)知總是螺旋上升的，尤其是我們做嵌入式開發(fā)，當(dāng)遇到一個(gè)新的系統(tǒng)或者硬件，指望著看一遍數(shù)據(jù)手冊(cè)，就完全掌握其使用方法是不可能的。所以，我們先建立起一個(gè)最簡單，最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，方便對(duì)新事物有著一個(gè)感性的直觀的認(rèn)知。有了清晰的認(rèn)知，明白了基本原理后，后面的學(xué)習(xí)速度就會(huì)大大加快，也能的心應(yīng)手了.看數(shù)據(jù)手冊(cè)和固件庫函數(shù)的時(shí)候，不要圖快，不要浮躁，指望著看看相關(guān)的資料，復(fù)制下固件庫例程的代碼把程序搞定，這不叫“寫代碼”，這叫“移植”?；A(chǔ)打的不牢靠，對(duì)于細(xì)節(jié)問題理解的不清晰，是不可能真正的學(xué)好ARM的.如果想繼續(xù)學(xué)習(xí)的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你“節(jié)省”的時(shí)間，在越來越深入后，就會(huì)給你帶來雙倍的“節(jié)省時(shí)間”長的麻煩.

----------作者的心得在"stm32f10x_tim.h"中可以看到如下定義：

typedef struct { uint16_t TIM_Prescaler; uint16_t TIM_CounterMode; uint16_t TIM_Period; uint16_t TIM_ClockDivision; uint8_t TIM_RepetitionCounter; } TIM_TimeBaseInitTypeDef;

庫函數(shù)TIM_TimeBaseInit（）的原型如下

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct) { uint16_t tmpcr1 = 0; assert_param(IS_TIM_ALL_PERIPH(TIMx)); assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_CounterMode)); assert_param(IS_TIM_CKD_DIV(TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_ClockDivision)); tmpcr1 = TIMx->CR1; if((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8)|| (TIMx == TIM2) || (TIMx == TIM3)|| (TIMx == TIM4) || (TIMx == TIM5)) { tmpcr1 &= (uint16_t)(~((uint16_t)(TIM_CR1_DIR | TIM_CR1_CMS))); tmpcr1 |= (uint32_t)TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_CounterMode; } if((TIMx != TIM6) && (TIMx != TIM7)) { tmpcr1 &= (uint16_t)(~((uint16_t)TIM_CR1_CKD)); tmpcr1 |= (uint32_t)TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_ClockDivision; } TIMx->CR1 = tmpcr1; TIMx->ARR = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Period ; TIMx->PSC = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Prescaler; if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8)|| (TIMx == TIM15)|| (TIMx == TIM16) || (TIMx == TIM17)) { TIMx->RCR = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_RepetitionCounter; } TIMx->EGR = TIM_PSCReloadMode_Immediate; }

正如函數(shù)名，和結(jié)構(gòu)體名所描述的，這個(gè)函數(shù)的作用為，初始化TIM1的時(shí)基部分.

結(jié)合著數(shù)據(jù)手冊(cè)和上面的高級(jí)定時(shí)器框圖和時(shí)鐘簡介可知，我們使用高級(jí)定時(shí)器TIM1中斷時(shí)對(duì)TIM1的時(shí)基配置順序如下所示。

在此例中，我們可以這樣定義他.

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=(18000-1); //時(shí)鐘預(yù)分頻 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=（4000-1）; //定時(shí)器初始值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計(jì)數(shù)模式 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 時(shí)鐘分割 TIM_CKD_DIV1 為 0x0 TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure); //初始化定時(shí)器的值

上面的初始化流程圖已經(jīng)說明，

定時(shí)器中斷頻率 = 時(shí)鐘頻率/(時(shí)鐘預(yù)分頻+1)/(計(jì)數(shù)器裝載值+1)

所以我們要達(dá)到1S間隔的跑馬燈，定時(shí)器的中斷頻率為1Hz，所以這里只要時(shí)鐘分頻的值與定時(shí)器的計(jì)數(shù)器的裝載值之積為72MHZ且不越界即可

關(guān)于計(jì)數(shù)模式，在stm32f10x.h中有如下的定義

#define TIM_CounterMode_Up ((uint16_t)0x0000) #define TIM_CounterMode_Down ((uint16_t)0x0010) #define TIM_CounterMode_CenterAligned1 ((uint16_t)0x0020) #define TIM_CounterMode_CenterAligned2 ((uint16_t)0x0040) #define TIM_CounterMode_CenterAligned3 ((uint16_t)0x0060)

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