【经验分享】STM32 影子寄存器

STMCU小助手 · 2022-04-18T01:37:20+00:00

01、概述1 d) t* J9 x" v5 |; c4 w t 在定时器框图中，有个小细节，有些寄存器下有个阴影 7 ?- T) v) t$ K4 P! m 0 D8 s8 g& s+ q) k; { / d" R2 {7 A2 P- \# b/ T9 y . d6 K! B3 g: [- G有这些阴影的表示这些寄存器存在影子寄存器。* ~8 U+ A% m Q+ n" H 9 d& l, |. W/ F$ A+ I6 E! W 在图例中也有对影子寄存器的说明：; J2 e2 f s3 N0 j& g0 I" q' n9 y( H 8 z) _2 Z& y0 W0 d & l$ o& x6 P: N1 y' R9 m O I" U/ ^4 Y/ s2 A4 D1 S+ w 根据控制位，在发生U事件后，预装载寄存器内容转移到有效寄存器。这也就是对影子寄存器的说明。7 z: ?( @7 A4 N: m' C ; [3 {- s, p+ W/ w9 e* y有阴影的寄存器(AutoReloadRegister)，表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器，一个是程序员可以写入或读出的寄存器，称为preloadregister(预装载寄存器)，另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器，称为shadowregister(影子寄存器)。2 @3 g* y& P8 e6 k) j * G9 S% T/ w% N8 b, K 这里有3个寄存器名称% N8 U; o. \) ^) s; {/ K( v , K" P) Z6 w- J6 W" ]4 M2 Y! j9 } AutoReloadRegister。0 W) U3 _6 w R7 D + m: C" S4 M# h* p3 hpreloadregister。) f) `: m' O, j# U2 Y' p, g , c/ q. ~$ |! p+ C shadowregister。 8 ]% O3 E) k! M/ b( O' M$ X' _, P6 E0 j7 I4 Z: x; l2 Q 在这里我的理解是，AutoReloadRegister自动重装载寄存器是一个概念寄存器，可以在寄存器表中找到每一位的定义，它是由preloadregister预装载寄存器和shadowregister影子寄存器组成。我们用户能接触到，能修改或读取的都是预装载寄存器，ST只是把它们开放出来(影子寄存器并没有开放给用户)，其实就是ARR寄存器。/ k1 a5 w% D* q; |" w4 `! S 4 ~( d* y0 ?- q1 k- l$ @; y* D设计preloadregister和shadowregister的好处是:: ]" w" {+ D7 z6 T# H6 ^ 5 z9 ?$ s0 o: L! p: F所有真正需要起作用的寄存器(shadowregister)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preloadregister的内容，这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadowregister，或者preloadregister和shadowregister是直通的，即软件更新preloadregister时，同时更新了shadowregister，因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器，结果造成多个通道的时序不能同步，如果再加上其它因素(例如中断)，多个通道的时序关系有可能是不可预知的。8 c V0 E! V- q2 ? , X! _) |8 F; F2 U1 j. H0 \% O 看到有阴影寄存器共三种： : D( Q8 ^) g9 J8 H# E5 a" h; { ! h8 Y. ]/ M; S8 Y+ j2 H7 K+ T1、PSC(Prescaler)+ n4 P$ E( N$ N) Q6 H5 ]6 L( q 8 o! i/ ]5 t- K! k 2、ARR(AutoReloadRegister)8 l; t4 v8 R9 g( g 7 j# z* E2 ^: ]9 m 3、CCR(Capture/Comparex Register) 9 t! o3 F* r2 |2 w0 i1 A. e" G - ^2 u6 v6 _0 c4、REPRegister% d! r4 r) R* d& D7 _ 9 S0 s$ q' Y3 V( r7 _/ c 02、PSC(Prescaler) % x/ h& h& M' k, e, L8 r" f- A% [) Z7 w: e在预分频器的描述中：: b& a3 \3 W2 q8 \: J$ G ' a" N) |0 o) a& u; c+ q It is based on a 16-bit counter controlled through a 16-bit register(in the TIMx_PSC register).It can be changed on the fly as thiscontrol register is buffered. The new prescaler ratio is taken intoaccount at the next update event.7 w6 \2 T/ G+ P* F f; l# l4 r ; \9 n- [8 p% E6 R5 G' B3 _节选自STM32F207 Reference manual手册; s/ v# a$ ?0 E* u/ h/ { 7 l: w1 |' Z4 }# c2 W! j# w由于该控制寄存器具有缓冲功能，因此可对预分频器进行实时更改。而新的预分频比将在下一更新事件发生时被采用。 ~4 ^1 b! o3 U3 s& f3 |$ ?1 ?) `' r' \( |, v% h" R 预分频器分频由1 变为2 时的计数器时序图 / s6 r$ Z! y9 j# }6 g0 s1 } % e" [8 A9 ^ X7 W; g, ~: R/ ^0 o1 t' b& N % |" p& }( \7 C6 s( Y, I) C& y; H* w6 n# x 在这里看到预分频器寄存器存在影子寄存器，但是没有控制位控制它，它的预装载寄存器和影子寄存器是相连的。 2 c# h0 @) X* ? d& V 4 H6 [, Y$ c& ~4 T工作模式如下图：/ m" d3 m4 A/ D# M 6 b D0 q7 C2 T6 Y( ~$ l, u8 a ! q6 i) l5 Z9 ]5 Q w) A5 ?$ G6 \* e3 V$ j9 M2 A0 _7 j 注意：5 p# f& W+ S) I" @ 4 P8 @- ?$ k& X- ^2 `在ST的手册中，影子寄存器被描述成缓冲，在对预分频器的影子寄存器描述成寄存器具有缓冲功能。其中4 k: K- W+ E7 \- H $ I0 }+ d' r& k. L; c( G2 ~" R 2 m' Y& S. Z) L" L n" u4 V 1 i+ z5 L) j: b$ J$ [5 L7 k在这里又被描述成TIMx_ARR寄存器不进行缓冲。* V* x1 |, ^0 m: u 3 i/ {$ \: ^ a/ X Y. _ T 03、ARR(AutoReloadRegister)7 u' R* A. m* w+ J% } 控制位：8 M5 b. G$ j9 t% B% @% K 5 V5 v/ \& n3 f& G! Q 在时基单位中有说明如下 ( P( W0 H# R9 r- K4 p9 a: g* @9 Q. z The content of the preload register are transferred into theshadowregister permanently or at each update event (UEV), depending on theauto-reloadpreload enable bit (ARPE) in TIMx_CR1 register. , M+ g# a1 q: ^, ?/ I$ Q ( z! I# u2 m! J- [" P1 D节选自STM32F207 Reference manual手册5 O7 c7 P7 ~- S4 i / N5 P0 ?8 H2 z) K$ H 预装载寄存器的内容既可以直接传送到影子寄存器，也可以在每次发生更新事件(UEV)时传送到影子寄存器，这取决于TIMx_CR1 寄存器中的自动重载预装载使能位(ARPE)。, p9 c+ p% R7 Y $ U8 ]' }! U& r' W: _0 k* X 也就是TIMx_CR1的ARPE位决定了预装寄存器数据传入影子寄存器的时间先后顺序。: a1 ~. c _) z) m& G' X 8 x& m& p6 B, E% ] 计数器时序图，ARPE=0 时更新事件（TIMx_ARR 未预装载）。* {2 A- C& e+ K- k( \ * E, w. o8 p$ G9 X N j * ^7 M6 m( S( ~ 6 ], v0 t0 e- R/ v 从上面两图看出，向上计数，还没有到达0x36，就把自动重载寄存器修改为0x36，就会在计数到0x36时产生动作。 4 b7 V! [+ [; l3 h8 v& i " r3 ]/ t' y/ q6 @计数器时序图，ARPE=1 时更新事件（TIMx_ARR 预装载）。$ M! F4 {' K t# X 3 I4 Q( t" |/ g1 x6 K" p$ E2 c+ M " z$ |- j. Q0 C% s4 K 4 l% }8 H( P1 C' | 从上面两图看出，向上计数，还没有到达0x36，就把自动重载预装载寄存器修改为0x36，就不会在计数到0x36时产生动作，会在这个时将自动重载预装载寄存器值赋给自动重载影子寄存器。 6 |7 ]: n! E& x9 k$ F, f8 Y 2 ]' B8 l% v# { X% w从预装载寄存器ARR传送到影子寄存器，有两种方式，一种是立刻更新，一种是等触发事件之后更新；这两种方式主要取决于寄存器TIMx->CR1中的“ARPE”位；& b4 `; |# {' c1 T9 K ! S4 ]. U& Q$ z1 i4 z8 a% y6 IARPE=0，当ARR值被修改时，同时马上更新影子寄存器的值； " c; K2 I* t- o 5 b/ T5 n0 S- }; aARPE=1，当ARR值被修改时，必须在下一次事件UEV发生后才能更新影子寄存器的值；. P# i" c/ D' ]4 e5 J6 ^ * m" Q' M w5 @ |2 C- k 怎么样马上立刻更改影子寄存器的值，而不是下一个事件；方法如下3 H# h. x7 g( \$ |, a 3 r ?; f/ H! f5 _7 m. ^6 E1、将ARPE=0。TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, DISABLE );复制代码8 S) i9 J. w: v( X4 _ 2、在ARPE=1。 5 l, ?7 n* |& y1 U& H* e p* H0 }& U TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, ENABLE);复制代码 7 d: D4 c, z% t* q) Q) o5 o我们更改完预装载寄存器后，立刻设置UEV事件，即更改EGR寄存的UG位，如下 : B' {8 G+ X9 p2 {. w% q2 l* y% v* Q& W; w7 z: ^ TIM1->ARR = period-1; //设置周期 ^, a! Y. O5 a TIM1->CCR1 = period>>1; //设置占空比50% `3 d8 {9 {( t, ?3 X* X3 D TIM_GenerateEventTIM1,TIM_EventSource_Update);//主动发生UEV事件,UG=1复制代码7 N, n1 b! M* Y& v, F% O$ _ 工作模式如下图： 9 e9 R" W9 r3 q q; R / U9 c; E' G/ X9 N+ I3 }8 D" g 4 u3 W' L7 C+ X# D2 ^' y* j, r& D9 D. ^% t; T* w, r 04、CCR(Capture/Comparex Register) % S( _& V" P) f% `. q% p0 c5 f还有计数器模式中有文字说明：/ Z& R a4 }& H' C ! ]) e/ N1 a& v& m The UEV event can be disabled by software by setting the UDIS bit inthe TIMx_CR1 register. This is to avoid updating the shadow registerswhile writing new values in the preload registers。 n, y m# I; `6 }3 L( Q" p: p R3 w4 z# j 节选自STM32F207 Reference manual手册 ' O. a5 D0 \% z; R / A0 n9 i3 M2 C5 s- Q' c通过软件将TIMx_CR1寄存器中的UDIS位置1可禁止更新事件UEV事件。这可避免向预装载寄存器写入新值时更新影子寄存器。 _/ J0 J( `; G, d4 e/ r) g+ C/ i; Y 也就是TIMx_CR1寄存器中UDIS位间接决定了预装寄存器数据是否传入影子寄存器。% @9 ^( t" E0 H( q/ O8 c 4 a) J+ f: L* i & F+ y- E4 [3 B

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STMCU小助手发布时间：2022-4-18 09:37

技术帖
文章封面:
文章简介:	STM32 影子寄存器

01、概述
在定时器框图中，有个小细节，有些寄存器下有个阴影

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有这些阴影的表示这些寄存器存在影子寄存器。

在图例中也有对影子寄存器的说明：

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlZySEZiSzl0QzFhY2N2MTJ5.png

根据控制位，在发生U事件后，预装载寄存器内容转移到有效寄存器。这也就是对影子寄存器的说明。

有阴影的寄存器(AutoReloadRegister)，表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器，一个是程序员可以写入或读出的寄存器，称为preloadregister(预装载寄存器)，另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器，称为shadowregister(影子寄存器)。

这里有3个寄存器名称

AutoReloadRegister。

preloadregister。

shadowregister。

在这里我的理解是，AutoReloadRegister自动重装载寄存器是一个概念寄存器，可以在寄存器表中找到每一位的定义，它是由preloadregister预装载寄存器和shadowregister影子寄存器组成。我们用户能接触到，能修改或读取的都是预装载寄存器，ST只是把它们开放出来(影子寄存器并没有开放给用户)，其实就是ARR寄存器。

设计preloadregister和shadowregister的好处是:

所有真正需要起作用的寄存器(shadowregister)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preloadregister的内容，这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadowregister，或者preloadregister和shadowregister是直通的，即软件更新preloadregister时，同时更新了shadowregister，因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器，结果造成多个通道的时序不能同步，如果再加上其它因素(例如中断)，多个通道的时序关系有可能是不可预知的。

看到有阴影寄存器共三种：

1、PSC(Prescaler)

2、ARR(AutoReloadRegister)

3、CCR(Capture/Comparex Register)

4、REPRegister

02、PSC(Prescaler)
在预分频器的描述中：

It is based on a 16-bit counter controlled through a 16-bit register(in the TIMx_PSC register).It can be changed on the fly as thiscontrol register is buffered. The new prescaler ratio is taken intoaccount at the next update event.

节选自STM32F207 Reference manual手册

由于该控制寄存器具有缓冲功能，因此可对预分频器进行实时更改。而新的预分频比将在下一更新事件发生时被采用。

预分频器分频由1 变为2 时的计数器时序图

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在这里看到预分频器寄存器存在影子寄存器，但是没有控制位控制它，它的预装载寄存器和影子寄存器是相连的。

工作模式如下图：

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注意：

在ST的手册中，影子寄存器被描述成缓冲，在对预分频器的影子寄存器描述成寄存器具有缓冲功能。其中

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlZySEZiSzl0QzFhY2N2MTJ5.png

在这里又被描述成TIMx_ARR寄存器不进行缓冲。

03、ARR(AutoReloadRegister)
控制位：

在时基单位中有说明如下

The content of the preload register are transferred into theshadowregister permanently or at each update event (UEV), depending on theauto-reloadpreload enable bit (ARPE) in TIMx_CR1 register.

节选自STM32F207 Reference manual手册

预装载寄存器的内容既可以直接传送到影子寄存器，也可以在每次发生更新事件(UEV)时传送到影子寄存器，这取决于TIMx_CR1 寄存器中的自动重载预装载使能位(ARPE)。

也就是TIMx_CR1的ARPE位决定了预装寄存器数据传入影子寄存器的时间先后顺序。

计数器时序图，ARPE=0 时更新事件（TIMx_ARR 未预装载）。

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlZySEZiSzl0QzFhY2N2MTJ5.png

从上面两图看出，向上计数，还没有到达0x36，就把自动重载寄存器修改为0x36，就会在计数到0x36时产生动作。

计数器时序图，ARPE=1 时更新事件（TIMx_ARR 预装载）。

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlZySEZiSzl0QzFhY2N2MTJ5.png

从上面两图看出，向上计数，还没有到达0x36，就把自动重载预装载寄存器修改为0x36，就不会在计数到0x36时产生动作，会在这个时将自动重载预装载寄存器值赋给自动重载影子寄存器。

从预装载寄存器ARR传送到影子寄存器，有两种方式，一种是立刻更新，一种是等触发事件之后更新；这两种方式主要取决于寄存器TIMx->CR1中的“ARPE”位；

ARPE=0，当ARR值被修改时，同时马上更新影子寄存器的值；

ARPE=1，当ARR值被修改时，必须在下一次事件UEV发生后才能更新影子寄存器的值；

怎么样马上立刻更改影子寄存器的值，而不是下一个事件；方法如下

1、将ARPE=0。

TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, DISABLE );

复制代码

2、在ARPE=1。

TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, ENABLE);

复制代码

我们更改完预装载寄存器后，立刻设置UEV事件，即更改EGR寄存的UG位，如下

TIM1->ARR = period-1; //设置周期 ^, a! Y. O5 a
TIM1->CCR1 = period>>1; //设置占空比50% `3 d8 {9 {( t, ?3 X* X3 D
TIM_GenerateEventTIM1,TIM_EventSource_Update);//主动发生UEV事件,UG=1

复制代码

工作模式如下图：

04、CCR(Capture/Comparex Register)
还有计数器模式中有文字说明：

The UEV event can be disabled by software by setting the UDIS bit inthe TIMx_CR1 register. This is to avoid updating the shadow registerswhile writing new values in the preload registers。

节选自STM32F207 Reference manual手册

通过软件将TIMx_CR1寄存器中的UDIS位置1可禁止更新事件UEV事件。这可避免向预装载寄存器写入新值时更新影子寄存器。

也就是TIMx_CR1寄存器中UDIS位间接决定了预装寄存器数据是否传入影子寄存器。