一、基本介绍
4 B0 i1 q5 B1 M
$ V0 I( Q: m4 ~4 K+ l" Y
# q% \  x$ g1 g
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
可编程设定通道的方向：输入/输出

1.输入捕捉、 PWM输入捕捉
! L5 d/ ~$ ?5 b6 ?, K$ L2 N2.输出比较
3.脉冲调制宽度PWM
7 ^$ h" B8 m2 O3 R. x4.单脉冲模式
0 J7 w1 i9 Q; p  X  A! i
& u4 X7 U9 F$ d5 M& _独立的IRQ/DMA请求生成器

$ {& D) L; U/ H% e4 f' K7 t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）
+ f+ z/ z! {6 w8 f( @9 N- f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）
输入捕获
/ Q& `7 {, a4 c- g% G: {输出比较
刹车信号输入
4 ?7 Y6 C8 G; B5 Y5 K4 T/ i
计数方式：和基本定时器一样的，有三种计数器
4 y/ t8 ^  k& ?6 d4 }" A
9 Z+ ?1 f1 D9 t, e4 ^0 U
1 j, {" J. p, Q% u! l5 \2 _6 s
) n* Q: Q' o, @* e/ m中心对齐模式常用于PWM生成

  b, P* T* n$ K8 ^6 B5 C& X% C中心对齐模式分为3种子模式：
* y: N7 G# Q) x4 _  y
. |# G' L* F& ], b0 I. I) i模式1：下溢事件产生更新事件
模式2：上溢事件产生更新事件
) V8 f* }/ n$ r* q7 p模式3：上溢和下溢都产生更新事件

整体结构
. R& i5 U6 P- a$ d% o, _; P9 e4 o

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。
) M$ B7 i* o$ [2 a* R! z
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，
5 K1 K; o/ h0 {( A: j: c: ^其他定时器输出的触发信号。
9 A$ D; q3 A/ e3 Q/ q$ N
# O2 a: B; v# z2 |* C* ?( Z, k/ [

7 N' x3 t  H) m, N; r1 T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
. S! k- H9 c- F

, g) f4 m. c4 y# n; {% i
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
' `- N% {0 l" _4 H7 T
外部时钟作为时钟源：
" p/ [7 g$ v: y* a% |

% k# _5 C, s$ N& G
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
' c6 [& D6 Y2 j6 E( P: H, W9 n! n
( I# y# n: A. e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

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。
1 v$ k' b7 }+ L7 O, `) Q
$ T7 F# g$ X  Y1 V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：
9 H8 h3 C2 `. w) y& i+ H1 f: }
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

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

) u) W! ], w' l5 G$ f1 Y3.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
) k1 F5 y9 I: V  T% [
1 v7 ]; _" C9 l6 g% S4 z0 Y( s1 a4.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
( G# i7 d2 M' m7 b
  I( b/ A; {' M7 ]* A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，
" s& q& |# p" o! T
7 p% q) S/ P# Z" `1 A1.使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器



# m. O4 `$ L- P' ^! {* {7 F2.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
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4 r3 r$ e8 F* p8 F# a9 T0 ?0 z! w
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
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2 i% S. ?" c# l  {6 W$ Z
4.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

6 L0 I9 ?" O. P0 z8 @7 t! p) R) X
% O" y. x: T" j6 {4 e: {% r
二、输入捕获通道原理
8 p/ n' H9 _: Y# w0 h+ ~9 R  K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
1 Q- X2 }* \4 d" c( a; n& e+ w5 t
8 ]$ E, J9 w. P输入捕获分为普通输入捕获模式和PWM输入模式

( u. Y+ V, t9 J" k

$ b, J8 Y6 f0 m. ?1 Q7 }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
( d; I8 t5 [: X( k, u
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
* r. u* h1 |9 ?* j! C
测量脉宽或者频率：
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& ?8 ^8 O: V/ O9 O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）。
6 s& n4 O% b2 [' R( Y+ w
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
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% ]7 u. T% A# X4 B7 d% ^; M; F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
0 L7 c5 z- v% H' \# x( J- u/ z) v; ]
2.PWM模式
$ d' ?  o7 j( `2 V4 y* b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
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* x' w# i' T2 P  c2 m9 X
+ m2 C1 t- T" q9 i: g+ h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)

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。

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。

! P2 ~" J" T8 X2 u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

% K" H$ F0 N% l5 @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

! J9 m" |: B( E5 b* t, C5 ^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
: L$ A! |4 o) A/ C2 T; {: g
! d" @9 k- |' }" oPWM输入模式时序图



测周期原理：
$ w  c& y  M% n" K2 p; K; m! ?1.PWM信号由TI1进入，配置TI1FP1为触发信号，上升沿捕获

2.当上升沿的时候IC1和IC2同时捕获，计数器CNT清零
( R; U2 G! g! O2 C! y
2 \( U1 E5 n. w7 T4 ~9 J3.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
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9 I5 t$ A& a! t4.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。

! u# P0 S* s6 G3 P. Y输入通道与捕获通道

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
* U6 b3 H/ {2 e9 v9 \4 d* T0 P% o; W
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。

4 w- t3 h' l9 Z) E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
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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
! V- y! r# X! ]/ v+ [输出比较功能框图

; J0 G9 R1 u" h- D; T  P* Z$ N( J
. h$ W. H3 u8 c- h& j
0 B5 p3 h6 ?! I4 P=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

模式：

1： （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。
2/3：（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。
5/6：（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。
$ d# N, B4 S% j
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
8 T9 p. s0 u" z4 m0 z# W* F
7 t# K% w9 A8 c+ _: W6 O0 d: A, {3 vPWM1 和PWM2 模式区别

# t# c% k# l% _. u) L7 J
3 v* o! ?  T5 S# E
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

- @, p* S+ V/ P% i4 a  U3 }PWM 边沿对齐模式
* i' z, H+ t% A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
- u; B2 Z# c$ ^$ o& u
* a/ b: Y' G0 q2 k! ?6 ^$ A
. b) S( Z) K; g# t$ @
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

PWM 中心对齐模式

( n+ o# Z$ T7 A0 g; {
0 `& Z! R% J  U7 _- i% b
: Q3 w3 D/ e4 }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
5 H8 x# P, W9 i
" m8 b/ q( S+ R# J/ [9 }' O( V* z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
' X  y( O7 c9 C1 n
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
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+ X  Y, I0 N: `. c, V; s( `- L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 F1 F$ W7 q" Z! J$ Q! P, |& m1 ~
# K7 F1 J3 \7 b  k4 d4 j输出信号过程
( N5 C5 D  R7 `' y' I(1)产生参考电平，就是前面说的两种
. c6 d- o! U1 K4 n0 [9 G6 f
(2)产生死区和最终的输出
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0 T6 U' G7 w! N! B! Y
1 r" j$ ?+ I6 ^. y3 [

( i! O5 V: c8 O, ]% c* u/ y比如在控制电机正反转时：

+ B1 m4 E* o, R2 w1 o( t

) g9 |" B$ ~, G% E! p4 O! 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
9 F9 O7 R2 F2 K" S- V$ n6 ~
4 H3 r$ H" y4 N4 ^+ A, s/ E7 O( T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。

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