【经验分享】STM32F1 通用定时器示例详解--TimeBase

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STMCU小助手发布时间：2022-2-24 20:31

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文章简介:	STM32F1 通用定时器示例详解--TimeBase

前言
基于学习的目的，详细讲解关于标准外设库中的定时器的 17 个示例项目函数文件。本次介绍 TimeBase 的示例。

一、示例详解
基于硬件平台：STM32F100B-EVAL，MCU 的型号是 STM32F103VET6。
软件则是其标准外设库。
1、Time Base 的寄存器配置
软件配置，运行程序可以发现，系统时钟设置为 24MHz，定时器使用到的是 TIM2 ;

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根据时钟树的图谱及其程序，该示例选择的是内部时钟源作为定时器的时钟源；
AHB 时钟 (HCLK)在 RCC_CFGR 寄存器中的分频系数 HPRE 的值为 0，即 SYSCLK not divided，所以 HCLK 就是 24MHz；APB1 的 prescaler 的系数是 PPRE1：0x05,即分频 4，APB1CLK 为 24/4 = 6M ;由于 APB1 的 prescaler 系数不为 1，所以经过倍频器后就是 x2，即为 TIMxCLK = 6*2=12Mhz,

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对于上述框图的倍频器，当 APB1 的预分频系数为 1 时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于 APB1 的频率；当APB1 的预分频系数为其它数值(即预分频系数为 2、4、8 或 16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于 APB1 的频率两倍。APB1 不但要为 TIM2~7 提供时钟，而且还要为其它外设提供时钟；设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时，TIM2~7 可以工作在更高频率。

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二、示例演练
该示例在达到计数值时，中断内翻转任意通用 GPIO 口，通过示波器观测其翻转的周期频率。这儿有一个小插曲，软件是直接拷贝的库函数，理论上选择合适的单片机型号后，下载即可出波形结果；但是发现程序执行，示波器上出现不了波形，而且，在 IAR 中，寄存器调试观测窗口，发现 TIM2 寄存器的值初始化不了，TIM3（程序未涉及）反而出现了几个寄存器的初始化，但是 TIM3 的初始化值和自己程序中的还是不一样的，另外全局变量的值，尤其 SystemClock 还有 PrescalerValue 的值在检测窗口显示的时 Error，是否因为 TIM2 的地址定义是否错了？查看头文件的定义以及 Flash 的 Memory map，是对的。最终，发现可能出错的地方是在下图的配置，其中 CPU clock 原来的定义是 72Mhz，查看手册，该颗 MCU 最大只有 24Mh，修改过来，然后发现程序就运行正常了，但是当自己再次想复现该现象时，修改回 72Mhz，发现原来的现象再也不复现了。由于是超频使用了，不符合手册规范，所以这种情况是有可能的；在此，仅是提醒各位，配置时，这一块也要注意，否则可能会出现错误。

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综合上述，本案例中，Timer 的时钟源选择的是 Internal clock，CK_PSC 的时钟频率其实就是时钟树图中的输出 TIMxCLK，然后 TIMxCLK 或 CK_PSC 经过预分频器，才是最终用于计数的时钟基本单位(clock input，输入时钟)。
另外，

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算得 PrescalerValue 的值为(24000000/12000000)-1 = 1，即 TIMx_PSC = 1,2 分频，即
TIMxCLK = 6*2=12Mhz, 再除以 2，即 TIM2 counter clock at 6 MHz，在这里我个人觉得写成 PrescalerValue =(TIMx_CLK/6000000) -1 ,更合适。

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TIM_PSCReloadMode_Immediate 这里的 PSC 是写入立刻生效；

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在上面的函数执行完成后，TIM_INT 的计数时钟等已经设置好了。
接着配置各个通道的设置：

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配置的模式为 TIM_OCMode_Timing (值为 0x00),即是冻结 Forzen，适用于产生一个基准时钟；TIM_OutputState_Enable 输出使能；TIM_OCPolarity_High 的值为零，代表的是高电平有效；TIM_OCPreload_Disable 不允许预装载；最后TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);，使能定时器；

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允许定时器中断；
在中断函数里面，如果运行下面的语句，则出现的方波的周期为 73Hz，50%PWM ；

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但是，如果

这是会发现，它的周期变为了上述的约一半。示波器测试是 :45.9 Hz，50%PWM ；这是怎么回事呢 ?怎么解释？上述是update rate,所以周期是其一半。缩小 CCR 的值试试看是什么在影响,
其实如果了解其定时机理，就不难了解，
该示例中，CCR1_Val 中的值定义为 40961，周期值 TIM_Period 定义为 65535；定时器是向上计数模式，计到 ARR 会变为0 重新计数；
所以，
对于中断的第一个截图，有函数 capture = TIM_GetCapture1（TIM2），通过变量观测 capture 的值总是 = CCR1_Val =CCR1 = 40961，然后再利用 TIM_SetComparel 的函数重新设置 CCR1 的值，在这里，CCR1_Val 的值可以理解为步长，每隔 CCR1_Val 个计数时间，GPIO 口翻转一次，所以 :
CC1 update rate = TIM2 counter clock/ CCR1_Val = 6000000 / 40961 = 146.48Hz，从而 PWM 的频率为 146.48/2 = 73Hz。
对于中断的第二个截图，它一开始是计数到 CCR1_Val 进入中断，GPIO 翻转一次（由于 GPIO 初始定义为 0，所以用示波器，触发模式，从波形上看不出来，如果设置初始值为高电平，则会看到一次宽度不一样的翻转），然后其实是每隔 65535 个计数时间，GPIO 口翻转一次，此时与 CCR1_Val 无关，所以 :
CC1 update rate = TIM2 counter clock/ CCR1_Val = 6000000 / 65535= 91.5Hz，从而 PWM 的频率为 91.5/2 = 45.7Hz。符
合描述。

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