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STM32定時(shí)器詳解 -----影子寄存器，預裝寄存器

作者：時(shí)間：2016-11-26 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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● 重復計數器被重置為T(mén)IMx_RCR寄存器中的內容

● 預分頻器的緩存器被加載為預裝載(TIMx_PSC寄存器)的值。

● 當前的自動(dòng)加載寄存器被更新為預裝載值(TIMx_ARR寄存器中的內容)。注：如果因為計數器溢出而產(chǎn)生更新，自動(dòng)重裝載將在計數器重載入之前被更新，因此下一個(gè)周期將是預期的值(計數器被裝載為新的值)。

下面是一些計數器在不同時(shí)鐘頻率下的操作的例子：

內部時(shí)鐘分頻因子為1，TIMx_ARR=0x6時(shí)的計數器時(shí)序圖：

內部時(shí)鐘分頻因子為2時(shí)的計數器時(shí)序圖：

內部時(shí)鐘分頻因子為4，TIMx_ARR=0x36時(shí)的計數器時(shí)序圖:

注：在此無(wú)論是中心對齊模式2或3都是在溢出時(shí)與UIF標志一起使用

內部時(shí)鐘分頻因子為N,計數器時(shí)序圖如下：

ARPE=1時(shí)的更新事件(計數器下溢)，計數器時(shí)序圖如下：

計數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。詳細參考數據手冊13.3.1節：有關(guān)ARR的更新和動(dòng)作。當自動(dòng)重裝載的值為空時(shí)，計數器不工作。

4.重復計數器

前面解釋了計數器上溢/下溢時(shí)更新事件(UEV)是如何產(chǎn)生的，然而事實(shí)上它只能在重復計數達到0的時(shí)候產(chǎn)生。這個(gè)特性對產(chǎn)生PWM信號非常有用。

這意味著(zhù)在每N次計數上溢或下溢時(shí)，數據從預裝載寄存器傳輸到影子寄存器(TIMx_ARR自動(dòng)重載入寄存器，TIMx_PSC預裝載寄存器，還有在比較模式下的捕獲/比較寄存器TIMx_CCRx)，N是TIMx_RCR重復計數寄存器中的值。

重復計數器在下述任一條件成立時(shí)遞減：

● 向上計數模式下每次計數器溢出時(shí)，

● 向下計數模式下每次計數器下溢時(shí)，

● 中央對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。在中央對齊模式下，因為波形是對稱(chēng)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。

重復計數器是自動(dòng)加載的，重復速率是由TIMx_RCR寄存器的值定義。當更新事件由軟件產(chǎn)生(通過(guò)設置TIMx_EGR 中的UG位)或者通過(guò)硬件的從模式控制器產(chǎn)生，則無(wú)論重復計數器的值是多少，立即發(fā)生更新事件，并且TIMx_RCR寄存器中的內容被重載入到重復計數器。

下圖為不同模式下更新速率的例子，及TIMx_RCR的寄存器設置

重復計數器各位的描述如下：

位15:8 保留位，始終讀為0。

位7:0 REP[7:0]: 重復計數器的值 (Repetition counter value) 開(kāi)啟了預裝載功能后，這些位允許用戶(hù)設置比較寄存器的更新速率(即周期性地從預裝載寄存器傳輸到當前寄存器)；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。

每次向下計數器REP_CNT達到0，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)更新事件并且計數器REP_CNT重新從REP值開(kāi)始計數。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TIMx_RCR寄存器寫(xiě)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(zhù)在PWM模式中，(REP+1)對應著(zhù)：

－在邊沿對齊模式下，PWM周期的數目；

－在中心對稱(chēng)模式下，PWM半周期的數目；

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、死區時(shí)間和由死區發(fā)生器與數字濾波器(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)重裝載預裝載允許位 (Auto-reload preload enable)

0：TIMx_ARR寄存器沒(méi)有緩沖；

1：TIMx_ARR寄存器被裝入緩沖器。

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

00：邊沿對齊模式。計數器依據方向位(DIR)向上或向下計數。

01：中央對齊模式1。計數器交替地向上和向下計數。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標志位，只在計數器向下計數時(shí)被設置。

10：中央對齊模式2。計數器交替地向上和向下計數。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標志位，只在計數器向上計數時(shí)被設置。

11：中央對齊模式3。計數器交替地向上和向下計數。配置為輸出的通道(TIMx_CCMRx寄存器中CCxS=00)的輸出比較中斷標志位，在計數器向上和向下計數時(shí)均被設置。

在計數器開(kāi)啟時(shí)(CEN=1)，不允許從邊沿對齊模式轉換到中央對齊模式。

位4 DIR：方向 (Direction)

0：計數器向上計數；

1：計數器向下計數。

當計數器配置為中央對齊模式或編碼器模式時(shí)，該位為只讀。

位3 OPM：?jiǎn)蚊}沖模式 (One pulse mode)

0：在發(fā)生更新事件時(shí)，計數器不停止；

1：在發(fā)生下一次更新事件(清除CEN位)時(shí)，計數器停止。

位2 URS：更新請求源 (Update request source)

軟件通過(guò)該位選擇UEV事件的源

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

−計數器溢出/下溢

−設置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請求，則只有計數器溢出/下溢才產(chǎn)生更新中斷或DMA請求

位1 UDIS：禁止更新 (Update disable)

軟件通過(guò)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：

−計數器溢出/下溢

−設置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。如果設置了UG位或從模式控制器發(fā)出了一個(gè)硬件復位，則計數器和預分頻器被重新初始化。

位0 CEN：使能計數器 (Counter enable)

0：禁止計數器；

1：使能計數器。

在軟件設置了CEN位后，外部時(shí)鐘、門(mén)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(guò)硬件設置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(chē)事件 (Break generation) 該位由軟件置’1’，用于產(chǎn)生一個(gè)剎車(chē)事件，由硬件自動(dòng)清’0’。

0：無(wú)動(dòng)作；

1：產(chǎn)生一個(gè)剎車(chē)事件。此時(shí)MOE=0、BIF=1，若開(kāi)啟對應的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應的中斷和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(wú)動(dòng)作；

1：TIMx_SR寄存器的TIF=1，若開(kāi)啟對應的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應的中斷和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(wú)動(dòng)作；

1：當CCPC=1，允許更新CCxE、CCxNE、OCxM位。

該位只對擁有互補輸出的通道有效。

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(wú)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：設置CC1IF=1，若開(kāi)啟對應的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應的中斷和DMA。

若通道CC1配置為輸入：當前的計數器值被捕獲至TIMx_CCR1寄存器；設置CC1IF=1，若開(kāi)啟對應的中斷和DMA，則產(chǎn)生相應的中斷和DMA。

若CC1IF已經(jīng)為1，則設置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(wú)動(dòng)作；

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

關(guān)于剎車(chē)事件，觸發(fā)事件，捕獲比較事件的描述，詳見(jiàn)數據手冊13章

程序分析：

固件庫函數分析：

STM32的高級定時(shí)器功能十分強大，但相應的功能強大就意味著(zhù)結構復雜。復雜的結構帶來(lái)的是復雜的庫函數。

高級定時(shí)器TIM1和TIM8一共有著(zhù)80多個(gè)庫函數，如果對其一一介紹，不但浪費時(shí)間，浪費精力，還有可能變成類(lèi)似《固件庫使用手冊》一樣的東西。在學(xué)習的時(shí)候，我們對事物的認知總是螺旋上升的，尤其是我們做嵌入式開(kāi)發(fā)，當遇到一個(gè)新的系統或者硬件，指望著(zhù)看一遍數據手冊，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(jiǎn)單，最基礎的實(shí)驗，方便對新事物有著(zhù)一個(gè)感性的直觀(guān)的認知。有了清晰的認知，明白了基本原理后，后面的學(xué)習速度就會(huì )大大加快，也能的心應手了.看數據手冊和固件庫函數的時(shí)候，不要圖快，不要浮躁，指望著(zhù)看看相關(guān)的資料，復制下固件庫例程的代碼把程序搞定，這不叫“寫(xiě)代碼”，這叫“移植”?；A打的不牢靠，對于細節問(wèn)題理解的不清晰，是不可能真正的學(xué)好ARM的.如果想繼續學(xué)習的話(huà)，你會(huì )發(fā)現，你“節省”的時(shí)間，在越來(lái)越深入后，就會(huì )給你帶來(lái)雙倍的“節省時(shí)間”長(cháng)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; }

正如函數名，和結構體名所描述的，這個(gè)函數的作用為，初始化TIM1的時(shí)基部分.

結合著(zhù)數據手冊和上面的高級定時(shí)器框圖和時(shí)鐘簡(jiǎn)介可知，我們使用高級定時(shí)器TIM1中斷時(shí)對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; //向上計數模式 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(shuō)明，

定時(shí)器中斷頻率 = 時(shí)鐘頻率/(時(shí)鐘預分頻+1)/(計數器裝載值+1)

所以我們要達到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)器的計數器的裝載值之積為72MHZ且不越界即可

關(guān)于計數模式，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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