【经验分享】STM32F1 通用定时器示例详解--TIM15_ComplementarySignals

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STMCU小助手发布时间：2022-2-24 20:41

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文章简介:	STM32F1 通用定时器示例详解--TIM15_ComplementarySignals

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 TIM15_ComplementarySignals的示例。
一、示例详解
基于硬件平台：STM32F100B-EVAL，MCU 的型号是 STM32F100VBT6。软件则是其标准外设库。
1、TIM15_ComplementarySignals 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 TIM15 ;

$RU]QRYPC[RE_BNLW@41{)`G.png$

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；TIM15 的时钟源来自 APB2 的分频。

MWDD2LV@P0]P~`I3R9ECM.png

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，即/1，所以 HCLK 就是24MHz；
APB2 的 prescaler 的系数是 PPRE2：0x0，HCLK not divided，即/1，APB2CLK 为 24MHz；由于 APB2 的 prescaler 系数部分频，即/1，所以倍频器不起作用，即为上图中的 TIMxCLK = 24Mhz。

二、示例演练

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，

}A[TWFCINRSNH3%P6X@(K(Y.png

设置 PrescalerValue 的值为 0，不分频，即 TIMxCLK = 24Mhz，即 TIM15 counter clock at 24 MHz。
时基部分的设置为向上计数，周期 ARR65535，CCR1_Val = 32767；不重复计数；TIM_ClockDivision = 0，不分频。

$[84{PXZA5_b@2~N)M(QQT.png$

因为计到 ARR 值后还要再计一次，才重新计到 0，所以整个宽度是（TIM15_Period +1）,即 ARR+1；所以带入上述值后，占空比为 50%。

$%~]22DLU}A_]C43TWKAM`{H.png$

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。
再简单的描述一下 Prescaler 和 ClockDivision 这两者区别：个人理解，prescalor 是预分频，用于输入捕获等采样时候的分频，是计数分频；而 ClockDivision 决定了时钟和滤波器采样时间之间的关系，只能取 1，2，4 这三个值。
接着配置各个通道的设置：

0F(VUKHKXSTZ3`3LRK(```B.png

（结合上面两个图片和极性的配置，可以得出 OCx 的电平的输出，这里不再多说。）
配置的模式为 TIM_OCMode_PWM2 (值为 OC1M = 111)；输出使能；低电平有效；最后 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);，使能PWM 输出；没有打开中断；
TIM15 counter clock at 24 MHz，计数到 32767 变化，50%占空比，所以更新率为 24000000/32767 = 732.4Hz,PWM 周期为732.4/2 = 366Hz，用示波器观测符合描述。如下图：（下图中并未使能 TIM_Break_Enable，未插入死区时间，仅仅是观察互补信号的波形，从下图可以看出，两个波形的周期相同，占空比之和为 100%，符合互补性号的描述）。
其中：
黄色信号代表的是 PA2，TIM15_CH1;
蓝色信号代表的是 PB15，TIM15_CH1N;

449M0(BK7K`WTX32X[{}V)J.png

接着讨论，下面两句话，对 PA2,PB15 的波形的差别的影响，

{SH$C$MJS}GH)E[E(RAI8AU.png

此处，TIM_OCIdleState 的端口是 PA2，空闲时是 Set 即为高电平，
TIM_OCNIdleState 的端口是 PB15，空闲时是 Reset 即为低电平，
对于通道对应的端口位可以参考相关芯片的 datasheet 表格。

~$WWGLXOF{J$SX]TMUN}OZG.png

执行下面的程序，

打到如上断点后，示波器的波形，黄色的是 PA2,高电平，蓝色的是 PB15,低电平；也符合描述，用于指明空闲时的状态。

NY}L_C_EZBTS7Y8`FA9FD%F.png

接着，讨论下面这一段函数对于波形的影响，其实就是对 TIM15_BDTR 寄存器的定义设置。

2AM2(}OA8NF7BES7X)}4$UV.png

其中，
TIM_OSSRState_Enable 和 TIM_OSSIState_Enable 分别是运行模式下“关闭状态”选择 (Off-state selection for Run mode)和空闲模式下“关闭状态”选择 (Off-state selection for Idle mode)。具体结合下图表，可以得出相应的端口状态。

CW%HF4%A[7EU74ILUTSB[}R.png

TIM_AutomaticOutput_Enable，在该程序中，AOE = 1，而 MOE = 0，即 MOE 主输出使能 (Main output enable)在下一个更新事件被自动置’1’(如果刹车输入无效)。

@S}JVRD3)ZF4`5BGF6U0.png

接着，查看刹车功能的设置，如下两句：

GV]GHV[4HXT7M79`(T6PWR6.png

使能刹车功能，且刹车输入高电平有效，即当：
TIM15_BKIN（PA9）引脚拉高时，刹车功能起作用，无信号输出 ;
TIM15_BKIN（PA9）引脚拉低时，刹车功能不起作用，有信号输出 ;
所以在演练该示例时，需要将 PA9 跳线接到地以观察输出的互补信号。
最后，讨论死区时间的设置，TIM_DeadTime 的影响;其设置的公式如下：

X_AGRQVDSOF58QL[5O@4@XU.png

在本示例中，TIM15 counter clock at 24 MHz，DTG 为 0x27，即 0010，0111，为 39，所以死区时间的计算公式是：

$`[(QV`{COT5K975}M_OA%RV.png$

所以，Tdts = 1/24Mhz，带入上式，DT = 39/24000000 = 0.00000163s = 1.63us

~DOOF3C}D}QWB6@THOXJ`{W.png

自己的计算与 Readme.txt 中的描述相符。
当 TIM_DeadTime = 0xFF;可以很明显的看出 DeadTime 在起作用，

那么 DeadTime 是只对 CH1 或 CH1N 起作用，还是对 CH1 以及 CH1N 都可作用呢？
对照上面的描述，这儿先简单概述下，
未使用 DeadTime 时（黄色 CH1,蓝色 CH1N）：

T~T9[MA[EEEND1XN9J]QB.png

使用 DeadTime,且设为 0xFF 时(黄色 CH1,蓝色 CH1N)：

K8Y%2$DKF2G@N}%H6H06Y1S.png

直观的看是对两者 CH1 和 CH1N 都起作用，对占空比有影响，不影响周期。
下图讲解的很清楚：
如果 OCx 和 OCxN 为高有效：
1/ OCx 输出信号与参考信号 OCxREF 相同，只是它的上升沿相对于参考信号的上升沿有一个延迟。
2/ OCxN 输出信号与参考信号 OCxREF 相反，只是它的上升沿相对于参考信号的下降沿有一个延迟。参考这两句话，可以得出下面的图形。

$~P_H49C3{N(E3(%$_@YK%KL.png$