一、基本介绍

0 C( N) V' B. N5 Q, O
8 H6 _, p" [  A; i# C2 }9 T5 V' Y
8 ?2 \4 M+ B3 x  q7 I! E高级定时器是TIM1和TIM8，拥有4个16位的高精度的捕捉比较通道
- [) i* T$ o. f6 f; v% ?; x可编程设定通道的方向：输入/输出

5 w/ x% J+ i/ w- L2 p1.输入捕捉、 PWM输入捕捉
" E. x6 ]' q/ D( x- z2 y2.输出比较
3.脉冲调制宽度PWM
( d* |3 w* F( v( B  M4.单脉冲模式
+ c/ A9 ~4 Y% b3 O) v! a
0 ]& w/ U5 b' A; V+ n独立的IRQ/DMA请求生成器
+ f: W+ \7 h# ^) l
" E( g* y1 q, n( ^  [2 P更新事件 ：计数器上溢/下溢、计数器初始化（通过软件或内部/外部触发）
2 u; t) `7 q. v! }( A$ x6 ?触发事件（计数器启动、停止、初始化或通过内部/外部触发计数）
" U& I/ n; ?$ p& W& B( d! p输入捕获
输出比较
! u$ T9 V1 `8 P# E刹车信号输入
; x6 X% v7 k- v  k" L
4 w' ^. `1 N7 Y计数方式：和基本定时器一样的，有三种计数器

, d! d2 p7 f( o1 L7 k. k
3 J! j$ g- ~8 O8 P
# `) L; J- X6 c& n( Z& i" c: R中心对齐模式常用于PWM生成

中心对齐模式分为3种子模式：
+ a6 ?# [/ ]$ r4 i: ]/ A
" j: T, c! W8 R# f! e7 Z; @/ D- n模式1：下溢事件产生更新事件
, l- v1 o; ?# A, |4 J( R模式2：上溢事件产生更新事件
模式3：上溢和下溢都产生更新事件

整体结构

4 m$ |; l" s. e% b+ @' k! I
' ?3 H. _* L- |1 X是不是在高级定时器的结构里面看到了基本计数器的结构啊？从系统时钟的来源到计数寄存器这里前面基本是一样的，高级定时器这里如果要产生更新，必须还要设置重复次数寄存器，在满足一定的条件下才会产生更新，在这里只会产生事件。
& [1 e' ~) r" z) D& |% b$ m
时钟源：高级定时器的时钟来源主要有三种，APB时钟，外部时钟，
: e6 v4 |# _: T( X. P: g% ^5 U- F其他定时器输出的触发信号。

( b' O, P4 u+ x( R
- \- k! p( R/ c, L
  p. V5 Y- q6 Z/ H& n9 V但是在我们写程序的时候只会使用APB线时钟线，该线下的定时器工作原理
% g2 O4 w' t& Y: R' J
4 {) z* M, z5 |+ B
' R3 l7 [  B4 w# s: N/ U9 w
系统时钟经过控制器，可以通过触发发出一个信号可用于给其他定时器或者ADC/DAC，然后经过分频得到tim_cnt_ck，然后每来一次，计数器里面的数值就加1，若溢出会产生溢出事件，注意不是和基本定时器一样的。若想要产生更新，要重复次数寄存器RCR写数据，当溢出次数达到设定值+1产生更新事件，可设置为0，溢出等于更新
5 n0 V! S% D. N+ ]) m5 V
& Y% B* V4 G# a; a, R外部时钟作为时钟源：

: L! x# y2 ]$ V1 Q4 k
- d6 O9 P, h2 L1 s) g
3 ^. Z2 C) w$ S2 }1 y. O* ]4 a) V$ x外部时钟输入有模式1和模式2
模式1由定时器的通道1和通道2产生，然后经过输入滤波器和边沿检测产生tim_ti1fp1和tim_ti1fp2，常用于编码器模式输入

注：当输入的信号存在高频干扰的时候，需要对输入信号进行滤波，即进行重新采样，根据采样定律，采样的频率必须大于等于两倍的输入信号输入滤波器，边沿检测，上升沿/下降沿有效，f表示经过滤波器，p表示边沿检测
4 |0 v& j( {3 u6 L6 R5 G$ i
模式2由ETR产生，经过极性选择，边沿检测 ： 高电平/上升沿有效或者低电平/下降沿有效，分频 系数：1 /2 /4 /8 要求：输出频率小于time_ker_ck的1/4，滤波器 可以设置采样时间，多少个输入频率采样一次，有降频的效果，然后可以通过触发器，也可以通过从模式控制器，这个控制器主要是接收信号。
& R8 [8 W/ [' d! z! `- b
9 X' B% _, L, E3 Y7 C' F) D定时器从模式控制器用于接收除了内部时钟外的信号，该信号用于完成如下控制：
$ D+ h* |6 ]+ ?7 H$ B' a& Y
% a2 w* n, o% E! T! {1.复位Reset模式:使用内部时钟作为时钟源，TI1/2外部有效信号复位计数器。CH1触发输入上升沿有效时，计数器复位到默认值0
) O# I# b/ H' U0 p: T
2.门控Enable模式：使用内部时钟作为时钟源，根据TI1/2外部电平情况运行计数器。当CH1输入为高电平时候，定时器正常计数；当CH1输入为低电平时，停止计数
9 u0 |+ Z. n0 ~
4 ?. e2 U0 J! U* J3 t/ S0 W3.触发Enable模式：使用内部时钟作为时钟源， TI1/2外部触发启动计数器。CH1触发输入上升沿时，定时器启动运行

8 f4 G. v; X/ |: v+ ^7 ~4.外部时钟模式2+触发模式：使用外部ETR作为时钟源，配合其他（1,2,3）的触发启动模式

其他定时器输出的发出信号作为时钟源
定时器同步，一个定时器作为主模式控制器，另一个作为从模式控制器，

1.使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
9 k+ f2 k; [' ]: t
6 q+ ?; L. f6 w6 }
3 W( _2 _6 C% R
2.使用一个定时器使能另一个定时器：例如，使用定时器1的触发信号控制定时器2是否计数

& L* |1 j' c- }- m
9 o$ @5 W/ ?! ^; r( p9 b/ Q
3.使用一个定时器去启动另一个定时器：例如，使用定时器1的更新事件使能定时器2是否计数
& W# |7 A( P" N
2 P% I3 w  v7 d0 I5 c9 q+ Q

+ t# C5 Q5 l4 h3 i) n  T4.使用一个外部触发同步地启动2个定时器:例如，当定时器1产生TI1产生触发时，定时器1和定时器2同时启动



8 i; {' z0 K3 c8 a5 N二、输入捕获通道原理
7 U, N1 ^8 ^  B+ G% O输入捕获可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，常用的有测量输入信号的脉宽和测量 PWM 输入信号的频率和占空比这两种

- p7 A# W5 N0 i( W; \0 d' H, P输入捕获分为普通输入捕获模式和PWM输入模式

% v1 [; v, [# X! b# g, r( F7 Z7 U

* P& @. @' x5 P+ x* c( q; U& M3 ^注：同一时刻，某一个引脚只能作为输入/输出，一旦一个引脚是输入/输出，该定时器所有引脚都是输入/输出

1.普通输入捕获
当捕获到信号的跳变沿的时候，把计数器 CNT 的值锁存到捕获寄存器 CCR 中，这就是普通输入捕获模式

测量脉宽或者频率：


0 n6 L( @  {$ O5 a/ \( X! G5 c4 ]3 n
测量周期：当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。当出现第二次上升沿时，发生第二次捕获，计数器 CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器 CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value3 中，并清除捕获记录标志。利用 value3 和value1 的差值我们就可以算出信号的周期（频率）。
0 \) k( Y( I* w. k
测量脉宽：当捕获通道 TIx 上出现上升沿时，发生第一次捕获，计数器 CNT 的值会被锁存到捕获寄存器 CCR 中，而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获（可以用一个标志变量来记录），并把捕获寄存器中的值读取到 value1 中。然后把捕获边沿改变为下降沿捕获，目的是捕获后面的下降沿。当下降沿到来的时候，发生第二次捕获，计数器 CNT 的值会再次被锁存到捕获寄存器 CCR 中，并再次进入捕获中断，在捕获中断中，把捕获寄存器的值读取到 value2中，并清除捕获记录标志。然后把捕获边沿设置为上升沿捕获

, o2 m, L) e  n: f1 Y1 ]8 h1 M在测量脉宽过程中需要来回的切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发生溢出，溢出的时候会产生更新中断，可以在中断里面对溢出进行记录处理
, d! ^4 }0 n$ M( Y
2.PWM模式
测量脉宽和频率还有一个更简便的方法就是使用 PWM 输入模式，该模式是输入捕获的特例，只能使用通道 1 和通道 2， 通道 3 和通道 4 使用不了。与上面那种只使用一个捕获寄存器测量脉宽和频率的方法相比， PWM 输入模式需要占用两个捕获寄存器


' Q, d: c8 [$ n# `
当使用 PWM 输入模式的时候，因为一个输入通道(TIx)会占用两个捕获通道(ICx)，所以一个定时器在使用 PWM 输入的时候最多只能使用两个输入通道(TIx)
# P  P) Z% p- O
+ x  J9 f( h9 {PWM 信号由输入通道 TI1 进入，因为是 PWM 输入模式的缘故，信号会被分为两路，一路是 TI1FP1，另外一路是 TI2FP2。
9 M! ]5 T5 H: y; A6 C0 |& T
其中一路是周期，另一路是占空比，具体哪一路信号对应周期还是占空比，得从程序上设置哪一路信号作为触发输入，作为触发输入的哪一路信号对应的就是周期，另一路就是对应占空比。

作为触发输入的那一路信号还需要设置极性，是上升沿还是下降沿捕获，一旦设置好触发输入的极性，另外一路硬件就会自动配置为相反的极性捕获，无需软件配置

: j/ L, u! \" }2 k1 z* q一句话概括就是：选定输入通道，确定触发信号，然后设置触发信号的极性即可，因为是 PWM 输入的缘故，另一路信号则由硬件配置，无需软件配置

注：在上图中，两个ICx信号被映射至同一个TIx输入，这2个ICx信号为边沿有效，但是极性相反

PWM输入模式时序图



测周期原理：
1.PWM信号由TI1进入，配置TI1FP1为触发信号，上升沿捕获

! V. d' F0 I( |# W; q% h$ j2.当上升沿的时候IC1和IC2同时捕获，计数器CNT清零
( _' i" N1 q; D2 {& T; C
3.到了下降沿的时候，IC2捕获，此时计数器CNT的值被锁存到捕获寄存器CCR2中

4.到了下一个上升沿的时候，IC1捕获，计数器CNT的值被锁存到捕获寄存器CCR1中

5.其中CCR2测量的是脉宽，CCR1测量的是周期。

+ l! {& q/ W1 J9 B/ r* h* X3 v输入通道与捕获通道

$ l1 t# {( T6 h8 r; k输入通道：需要被测量的信号从定时器的外部引脚 TIMx_CH1/2/3/4 进入，通常叫 TI1/2/3/4，在后面的捕获讲解中对于要被测量的信号我们都以 TIx 为标准叫法
捕获通道：捕获通道就是图中的 IC1/2/3/4，每个捕获通道都有相对应的捕获寄存器 CCR1/2/3/4，当发生捕获的时候，计数器 CNT 的值就会被锁存到捕获寄存器中
% r5 }, ]. b8 Z; D/ P$ c9 d/ q- e3 X
输入通道是用来输入信号的，捕获通道是用来捕获输入信号的通道，一个输入通道的信号可以同时输入给两个捕获通道。
+ N# p3 ^& K3 Y3 ^  p
) L) }, u/ G$ {+ A& D6 L5 J6 x( [比如输入通道 TI1 的信号经过滤波边沿检测器之后的 TI1FP1 和 TI1FP2 可以进入到捕获通道IC1 和 IC2，其实这就是 PWM 输入捕获，只有一路输入信号（TI1）却占用了两个捕获通道（IC1 和 IC2）。当只需要测量输入信号的脉宽时候，用一个捕获通道即可。输入通道和捕获通道的映射关系具体由寄存器 CCMRx 的位 CCxS[1:0]配置

0 m& J2 V2 |# D! o4 M小结：从软件上来说，用 PWM 输入模式测量脉宽和周期更容易，付出的代价是需要占用两个捕获寄存器

三、输出比较通道原理
输出比较功能框图

- \4 O. ~8 t3 A! h! {; {
' M2 ]6 I6 n; R& n# |3 e+ y/ J( E
2 w6 ?) Y( W$ u9 o3 _3 V=输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号，有冻结、将通道 X（x=1,2,3,4）设置为匹配时输出有效电平、将通道 X 设置为匹配时输出无效电平、翻转、强制变为无效电平、强制变为有效电平、 PWM1 和 PWM2 这八种模式

' R, `6 B! D2 i4 X模式：

2 a' {! z* W5 z2 b- y- i, \3 V# f6 Y! z1： （冻结模式）冻结模式。定时器作为普通定时器使用，不使用输出比较功能。
8 `* K9 B! X. f# ?% S/ s2/3：（比较输出模式1）匹配时输出有效/无效电平模式。如递增计数器，比较寄存器内部数值提前设定好，当计数器相等或者大于比较值时，匹配，产生/不产生有效信号输出。当计数器值小于比较值时，不产生/产生有效信号输出。
4： （比较输出模式2）电平翻转模式。当匹配时，引脚状态翻转。步进电机控制常用的模式。
+ Q1 x0 t% r$ l# V$ d5/6：（强制输出模式）强置为无效/有效电平模式。不管比较寄存器和计数器数值，强制设置比较寄存器的输出。
7/8：（PWM模式） PWM1和PWM2模式。
+ P# z. A4 ^6 i: P! J0 Y
& w8 B) W. I% H' [PWM 输出模式
PWM（脉冲宽度调制）模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率（周期）、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的PWM信号
0 X5 u* g/ b( p1 x8 c
PWM1 和PWM2 模式区别
6 J7 M7 M6 o- A1 O8 f0 E


& `3 X5 Q" k9 D8 N以 PWM1 模式来讲解，以计数器 CNT 计数的方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。 PWM 信号主要都是用来控制电机，一般的电机控制用的都是边沿对齐模式， FOC 电机一般用中心对齐模式

0 r6 p! w; \" Z# t7 ePWM 边沿对齐模式
在递增计数模式下，计数器从 0 计数到自动重载值（ TIMx_ARR 寄存器的内容），然后重新从 0 开始计数并生成计数器上溢事件


. X) g& l/ ~, ^3 g0 A' m
边沿对齐模式下，计数器 CNT 只工作在一种模式，递增或者递减模式。这里我们以CNT 工作在递增模式为例，在中， ARR=8， CCR=4， CNT 从 0 开始计数，当 CNT<CCR 的值 时 ， OCxREF 为 有 效的 高 电平 ，于 此同 时， 比 较中 断寄 存器 CCxIF 置 位 。 当CCR=<CNT<=ARR 时， OCxREF 为无效的低电平。然后 CNT 又从 0 开始计数并生成计数器上溢事件，以此循环往复

- m5 p8 P8 U, w9 H) q; k8 w$ W* ~PWM 中心对齐模式

; C3 g# e7 F) B$ a( V3 g# o! n1 d; U: b
4 s& g+ U6 y$ W
$ S# [& n' |5 i6 z; u4 U第一阶段计数器 CNT 工作在递增模式下，从 0 开始计数，当 CNT<CCR 的值时， OCxREF 为有效的高电平，当CCR=<CNT<<ARR 时， OCxREF 为无效的低电平。第二阶段计数器 CNT 工作在递减模式,从 ARR 的值开始递减，当 CNT>CCR 时， OCxREF 为无效的低电平，当 CCR=>CNT>=1时， OCxREF 为有效的高电平

% |- a; Y5 v5 R) T/ M& x在波形图上我们把波形分为两个阶段，第一个阶段是计数器 CNT 工作在递增模式的波形，这个阶段我们又分为①和②两个阶段，第二个阶段是计数器 CNT 工作在递减模式的波形，这个阶段我们又分为③和④两个阶段

中心对齐模式下的波形特征:①和③阶段的时间相等，②和④阶段的时间相等
2 c1 d1 S- a. Q* R& L  P! {% x
中心对齐模式又分为中心对齐模式 1/2/3 三种，具体由寄存器 CR1 位 CMS[1:0]配置。具体的区别就是比较中断中断标志位 CCxIF 在何时置 1：中心模式 1 在 CNT 递减计数的时候置 1，中心对齐模式 2 在 CNT 递增计数时置 1，中心模式 3 在 CNT 递增和递减计数时都置 1
8 a" h/ A3 }' m; y2 x- f1 ?& C
# l5 h0 |6 s8 Y' ^9 I输出信号过程
4 d& t+ P0 Y- [4 R( K' w4 d( J; l7 w(1)产生参考电平，就是前面说的两种
1 k7 k4 l/ Y/ R
(2)产生死区和最终的输出

8 t- U% R& }' L& i* n) w
+ W( Z* e( C6 X2 x: w

7 v+ n" A" m/ h3 l( K1 f
比如在控制电机正反转时：


: F  S: A  G6 U& q( {2 j% M1 d
每个桥的上半桥臂和下半桥臂是是绝对不能同时导通的，但高速的PWM驱动信号在达到功率元件的控制极时，往往会由于各种各样的原因产生延迟的效果，造成某个半桥元件在应该关断时没有及时关断，造成功率元件烧毁

7 @* V2 b+ w# R死区就是在上半桥关断后，延迟一段时间再打开下半桥或在下半桥关断后，延迟一段时间再打开上半桥，从而避免功率元件烧毁。这段延迟时间就是死区。

& l8 c5 I3 |8 r" U
6 f+ n- G% A5 _2 i
7 Y, K( i+ p. A5 d% g( h1 P# F