STM32之TIM1高級定時(shí)器

1.1 TIM1_CH1N 與 TIM1_CH1 的區別

在剛準備使用定時(shí)器的時(shí)候，我看了下原理圖，發(fā)現對于定時(shí)器1，它的每一個(gè)輸出通道都是成對的，即TIM1_CH1N與TIM1_CH1兩個(gè)一組，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )查詢(xún)后，明白了芯片這樣設計的原因。

TIM1是一個(gè)完整的電機控制用定時(shí)器外設，TIM1_CH1和TIM1_CH1N，用于驅動(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)導通。

另外的兩類(lèi)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(lái)關(guān)閉TIM1的輸出。

1.2 定時(shí)器的配置及 PWM 的設置 1.2.1 定時(shí)器相關(guān)結構體

從固件庫里的教程CHM獲取到的定時(shí)器相關(guān)的結構體。

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)的結構體主要為：

TIM_TimeBaseInitTypeDef：定時(shí)器初始化配置結構體

TIM_OCInitTypeDef：定時(shí)器輸出比較結構體

1.2.2 定時(shí)器的三個(gè)速度

在剛開(kāi)始學(xué)習定時(shí)器的時(shí)候，我對定時(shí)器的速度、技術(shù)速度都很迷糊，通過(guò)前面對STM32時(shí)鐘系統的學(xué)習，以及RCC庫里面幾個(gè)函數的學(xué)習，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)頻率是我們在RCC里面配置APB1或APB2總線(xiàn)時(shí)的頻率。

TIMx Counter Clock（定時(shí)器的計數頻率）：這個(gè)頻率是定時(shí)器對ARR寄存器內的值進(jìn)行加數或是減數的速度。

以前在做51單片機編程的時(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單片機內我們定時(shí)器的定時(shí)周期。

對以上三個(gè)頻率理解清楚后，再對定時(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 /

//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(gè)頻率的設置：定時(shí)器工作頻率為72MHz，定時(shí)器計數頻率36MHz，定時(shí)周期1KHz，通過(guò)這三個(gè)值，計算PrescalerValue 及PeriodValue的值。為后面的結構體配置做準備。

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，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);//設置APB1時(shí)鐘

我在前面配置給APB1的時(shí)鐘是系統時(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，對其他的定時(shí)器沒(méi)有驗證，我猜測掛載在A(yíng)PB1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_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(guò)前面的計算已經(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 /

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(gè)通道輸出

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

以上是輸出比較結構體的配置，他最后決定了PWM的參數，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 = 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(shí)器的最后使能配置。至此，有關(guān)定時(shí)器相關(guān)的結構體的配置就結束了。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PWM時(shí)，在GPIO上花費了大量的時(shí)間，也對GPIO理解更加深刻了。

雜談全文文字

12 MAY, 2011

STM32的時(shí)鐘系統

1.1 STM32 時(shí)鐘系統概述

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供獨立看門(mén)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、或者系統時(shí)鐘。

系統時(shí)鐘SYSCLK，它是供STM32中絕大部分部件工作的時(shí)鐘源。系統時(shí)鐘可選擇為PLL輸出、HSI或者HSE。系統時(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(xiàn)、內核、內存和DMA使用的HCLK時(shí)鐘。

②、通過(guò)8分頻后送給Cortex的系統定時(shí)器時(shí)鐘。

③、直接送給Cortex的空閑運行時(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(xiàn)時(shí)鐘、內核時(shí)鐘、各種APB1外設、APB2外設等等。當需要使用某模塊時(shí)，記得一定要先使能對應的時(shí)鐘。

需要注意的是定時(shí)器的倍頻器，當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A(yíng)PB1(低速外設)上的設備有：電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門(mén)狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個(gè)單獨的48MHz時(shí)鐘信號，但它應該不是供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)鐘應該是由APB1提供的。

連接在A(yíng)PB2(高速外設)上的設備有：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(hù)手冊中的時(shí)鐘系統結構圖，通過(guò)該圖可以從總體上掌握STM32的時(shí)鐘系統。

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)系統提供振蕩源。初始化外部晶振后，通過(guò)PLL倍頻，再給系統時(shí)鐘及掛載在A(yíng)HB、APB1和APB2總線(xiàn)上的外設提供時(shí)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(xiàn)頻率

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//設置AHB時(shí)鐘

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設置APB1時(shí)鐘

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//設置APB2時(shí)鐘

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

//-------------------------------------------------系統時(shí)鐘初始化

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//系統時(shí)鐘初始化

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

//-------------------------------------------總線(xiàn)上外設時(shí)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(guò)對這一系列函數的研究，總算明白了，STM32系統的時(shí)鐘配置，以及到底芯片及外設到底工作在一個(gè)什么樣的頻率上。