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【经验分享】STM32G4 嵌入式---模块配置---TIM_Output_Compare

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-7 16:00
前言
3 k6 m0 N9 i2 [4 x* ?定时器输出比较模式(翻转模式)。' n( A7 V7 O$ Z( B3 b
对于输出PWM波,在十一届考了个输出不同频率的可调占空比的PWM波。4 b0 M; g* l; Z/ ], b
对于此,用新板子的话可以采用TIM3、TIM17输出。(建议用新板子准备此题仍然用输出比较模式)" Y/ `  i9 g; [6 A7 M
但是考点并不在这,考的是定时器的输出比较模式。
0 _; F# h" W% N, f8 D6 f
) H7 V1 E. m6 HTIM_Output_Compare
  r9 ^9 ]% z+ [$ |# \+ f- T1.TIM_Output_Compare原理

) I9 t2 |# [9 i, M7 i3 a对于输出比较的使用,资料还是比较少,我也是查了参考手册。$ K/ q  c/ A" D6 }8 B* q  y- b
可能有的地方理解有问题,欢迎指出,谢谢。+ \1 \7 M4 u: R3 H! h0 j

- s; p. e. g2 D( N7 m# o1.定时器通道的工作模式3 x2 t  p" Q* I" }6 M; A, ]( k9 b
A.输入捕获/ C7 ~4 L- @: ^% ^9 ?* l7 v0 d
B.输出比较; U, s- E1 X( s; [5 r: }
C.PWM 生成(边缘或中间对齐模式). {+ p- o1 m/ @" [
D.单脉冲模式输出1 h3 \+ H* E% N" x& g

, `+ ?$ w' A' n5 A& ?9 W* k2.输出比较模式简介- x+ I2 d, `' {6 A/ ?5 y, a2 H
此功能用于控制输出波形,或指示已经过某一时间段。' ?+ O6 U  G8 L9 a" l
在输出比较模式下,更新事件 UEV 对 OCxREF 和 OCx 输出毫无影响。同步的精度可以达( s2 w. S  A4 G  B; ^* R
到计数器的一个计数周期。! l- G6 `& i) J
可通过软件随时更新 TIMx_CCRx 寄存器以控制输出波形,前提是未使能预加载寄存器
6 t. L$ v$ b3 ~* L: H2 T(OCxPE=“0”,否则仅当发生下一个更新事件 UEV 时,才会更新 TIMx_CCRx 影子寄存5 b( D, T7 @+ s9 V. |9 L
器)。- x! _& W  w' T
Z){LHL9C45S0XCS8S]}NPOR.png
1 a. @0 x% P2 K  l
% [8 D4 ?& ~  g, b0 ]3 N通过上述介绍,可以这样理解,在TIMx的CCRx写入一个值,如果TIMx的CNT与它匹配(相同),会产生电平翻转,如果开启了中断,就会产生中断。/ J# F& C9 c' u& o0 D
" x3 i( U% c5 {5 s' Z4 P1 p$ c
3.如何输出不同频率的方波/ G% O, c" e) Z; j+ m' e
取计数周期为200的定时器(计数值从0到200 - 1循环),频率设为f = 80MHz/200/x。(主要看实例,可能文字描述不到位). F' i2 i2 A" E/ F% n
记输出PWM1,计数周期为100,频率即2f。3 E# L. P  H4 s8 K; i
记输出PWM2,计数周期为50,频率即4f。
) R' `- ]/ y6 ?9 a1 _. G' B$ \- m则令TIMx_CCR1 = 100 * 0.5 = 50,TIMx_CCR2 = 50 * 0.5 = 25。
3 m8 D4 z. ~- P' N7 v: N$ I! m当发生中断时,若是通道1,则将比较值加50,CCR1 += 50,若是通道2,则将比较值加 25, CCR2 += 25。
" v9 V  _& }$ F0 {! L% m* A则可以得到如下方波。
) k1 ]; k  L$ ^8 J  G/ X* _- Q
7 d) s# C. A- I2 u: h DAVFA%`9HV)Z9`KS1]9V{98.png
5 ]0 b5 i4 K, H9 C; o  i
9 q5 W: E$ i* j, j4 N2 ?# _通道2类似,读者可以自己画图检验
" n2 d1 G% L: a5 d: t. [0 V
0 I& _: R5 r! g3 H( k+ Z8 s) v4.如何输出不同频率的可调占空比的PWM波
2 N  J( q: M3 a  D/ g& Q
取计数周期为TIMx_Preiod的定时器(计数值从0到TIMx_Preiod - 1循环),频率设为f = 80MHz/TIMx_Preiod/x。(主要看实例,可能文字描述不到位)) v. g; _0 u1 i( h
记输出PWM1,计数周期为T1。3 Y0 P* T7 D( o9 U
记输出PWM2,计数周期为T2。5 Y$ J: u1 x$ k3 J. i1 J
则令初始值TIMx_CCR1 = T1 * PA6_Duty ,TIMx_CCR2 = T2 * PA7_Duty 。(此处是百分比)) u5 R* w% F1 P7 g
当发生中断时,
" s5 b0 p) d; G8 y" f4 z4 \3 `( o(若计数周期值为0XFFFF时)
5 f  f8 d9 `1 x若是通道1,则将比较值CCR1 += T1PA6_Duty ;下一次CCR1 += T1(1 - PA6_Duty);以此循环
2 M0 f2 K  |- N+ w若是通道2,则将比较值CCR2 += T2PA7_Duty ;下一次CCR2 += T2(1 - PA7_Duty);以此循环8 s" L* A$ l) |
(由于CCRx的值一直加下去,会溢出,所以不用担心计数器达不到比较寄存器的值)
5 g. n8 d! r# i& n9 j1 ]# r2 \(若计数周期值不为0XFFFF时)9 Z& ^: @0 d8 m. o1 q; H6 I: }
若是通道1,
( D4 Y- n+ ^3 j6 U" G' E/ B则将比较值CCR1 += T1PA6_Duty ;CCR1 %= TIMx_Period;5 S6 r- J  T) u
下一次CCR1 += T1(1 - PA6_Duty);CCR1 %= TIMx_Period;以此循环; A- L) y1 @# G+ [% S7 u
若是通道2,  C2 ]8 M* B+ V9 `# n( ?. [
则将比较值CCR2 += T2PA7_Duty ;CCR2 %= TIMx_Period;2 U0 s- M4 g9 y) x
下一次CCR2 += T2(1 - PA7_Duty);CCR2 %= TIMx_Period;以此循环2 p  K0 k& M! [/ N9 V! U

: S; {; N, \1 j+ V& Q5 m则可以得到如下PWM波。
- O1 ]3 f! \$ H: F- |$ I7 G2 D- k) l
{%~3JJSWRH24UVPFLJRF.png
2 m- ^7 u0 z4 V1 `9 |" d
1 b9 s: N" [; O) @8 ]) B5.实例(1Hz和2Hz的方波)(由于细节过多,所以在下一节给出可调占空比的实例)( g) }! }% C+ k2 c2 u8 \- z
取计数周期为10000的定时器(计数值从0到10000- 1循环),频率设为1Hz = 80MHz/10000/8000。
% q3 a' ]5 X7 s( }0 {记输出PWM1,计数周期为10000,f = 1Hz。
' H, d* b- n) Z7 F4 m- Z1 d记输出PWM2,计数周期为5000,f = 2Hz。& X  K0 ?3 @9 U. ?. e" t" a, q
则令初始值TIMx_CCR1 = 10000* 0.5 ,TIMx_CCR2 = 5000* 0.5 。7 Q( y0 \, C% ]* o9 n
当发生中断时,
3 u: g" x, z9 W" X若是通道1,则将比较值CCR1 += 5000;CCR1 %= 10000;
6 V- R  V* f7 H/ s' L若是通道2,则将比较值CCR2 += 5000;CCR2 %= 10000;) J, I) W7 t, [8 d  \4 V5 B

& C0 E8 ^) ~% T: m1 S+ N! A) f0 v(如果读者还是不能理解,可以画个波形看看哦)* j* p' U( F. a3 Y/ U8 Y

+ b6 b% m+ X$ M2.Cubemx实现TIM的配置
7 V& I* m7 O7 D2 F2 a由于在做这个实验的时候身边没有示波器,所以采用上升沿和下降沿个数来判断是否成功。
. f. H, E: C) \( V8 d" a9 _所以我们采用了串口(9600)和LCD帮助测试
  n' H* T3 ?; n8 Q! y/ r4 V& w1 MTIM3配置如下:/ O% E% j/ G0 x9 l% N
5 G# s+ @3 G2 R; _; a$ @
2021022314525275.png / c, r) J; M# u" s: t0 |& W

( a) c( U' i% Q& G7 p 1_8_4HG@KV]%E`(CH%XA@WB.png ! A7 \5 o( E) `3 @0 {4 U
' A0 i. y! X; F4 A" o
) S8 t" I) J' _. A7 ?2 D
开启定时器中断
( m  e' A" n+ J  D  U% ^7 v: D3 |  c, q! t. h+ U
X%)~U6X$YG}3]OP}7OT05NJ.png / f' E8 l; r* C5 @) W- u# o8 S' i
1 @  V. @" {" y3 Z/ b9 s/ V
3.生成工程
, Y) v$ F9 i0 F/ U1.开启定时器中断

1 E7 ^8 ~% |0 L8 y% h( C' p" H6 U( d
" ]" T3 B3 i" m9 E1 a: Q ZW001I%X)M}0[_OO6QYV$NM.png
9 L% X- ^7 b# M0 @# l" D" O  a
9 M9 K: H" h0 I
  1.         LCD_Init();+ R2 ?: `4 q* @- Y% `
  2.         LCD_Clear(White);
      T1 Z! u* D5 ~) F' X
  3.         LCD_SetTextColor(Red);( T* a0 O, r' G8 H8 Y5 g
  4.         * x5 z- _8 B7 E' I, @$ T0 g
  5.         HAL_TIM_OC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
    * g% @7 y. g/ d( S+ q& h
  6.         HAL_TIM_OC_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_2);//合并在一起有bug,我在调车的时候用编码电机也遇到过
    8 T' V: l- p/ Y& R2 t
  7.         TIM3->CNT = 0;
复制代码
  1.                 sprintf((char *)str, "num1 : %d", num1);
    ( x' u( U+ z& }0 n
  2.                 LCD_DisplayStringLine(Line1, str);1 Q/ G  l* _* t2 j# d( R
  3.                 sprintf((char *)str, "num2 : %d", num2);  }& F( h/ Y% Q+ `' A' h
  4.                 LCD_DisplayStringLine(Line3, str);
    & G0 \2 i$ u4 o8 j
  5.                
    # C, h- n1 U+ f$ S4 Z% M: X0 S
  6.                 sprintf((char *)str, "CNT : %d", TIM3->CNT);- P9 M$ }( H& j0 W- v* I
  7.                 LCD_DisplayStringLine(Line7, str);) `% v, w8 W! e  f2 O$ N
  8.                 sprintf((char *)str, "CCR1: %d", TIM3->CCR1);! |' i$ b+ o5 u9 t
  9.                 LCD_DisplayStringLine(Line8, str);* x( ]3 w2 x+ C2 k' H
  10.                 sprintf((char *)str, "CCR2: %d", TIM3->CCR2);
复制代码

$ A7 [0 {9 _( u! d; S以上都是初始化和测试显示函数,不需要多讲  c  g# V7 h6 q9 M- \% L
9 _8 R9 E! w* I9 x% h: t  r9 s- o
2.更改HAL库TIM的中断总函数* E% H( K( i2 O" C3 P! P6 Z: P
由于输出比较的真的比较少,而且对于用HAL做的资料,本人就没找到。。。
3 Z' ?9 \9 ]4 ?5 q2 r3 B! s& B* w所以查了原子提供的参考手册,然后也是被HAL库的集成度坑了。
) ?, _0 F' }6 S) q1 i0 ^  R首先对于中断标志位:  a: }- R7 r4 j; I
$ F5 w8 G: c0 i8 D- w! l7 l) W
KQ~`KI6}X$~1O8M`OVG5C.png
2 c1 D+ [# W7 `7 U  k4 y+ m) E% `( {& O
TIMx_SR寄存器,第1.2位保存的通道1、2的捕获和比较中断标志,上面说的很清楚,当在输出比较模式下,计数值和比较值匹配时,该位会置1。
" R# x, ^$ n% o5 P4 e
/ H( j: f( }: [3、中断服务函数
- r* w5 S5 h! }% o+ |4 tHAL库不熟悉的情况下,本人建议可以记一些比较常用的的寄存器,比如CCRx,SR,CNT等等,以免找不到想要找的函数。; N) X2 }" Y( [+ ^7 X2 |

& s/ S) _, }% l( q2 O8 W/ y/ ~ EN`BUM5FT84%SB6T67DBGFW.png
: x1 C4 ]) _. }+ u7 V) Q& S1 [: Z  w2 T
  1. void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)6 e/ G: M0 `3 n/ Y" q% H
  2. {
    9 I7 y% f" `) A9 y
  3.         if((TIM3->DIER & (0x1 << 1)) && (TIM3->DIER & (0x1 << 2)))
    2 v* v& a- H6 Q# |$ s( \$ V
  4.         {2 N/ `# o5 O1 ^- l
  5.                 if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)//(TIM3->SR & (0x1 << 1))
    . W$ e0 F/ K. ^2 U, r7 `
  6.                 {
    2 F3 p8 J1 X$ Y$ ]$ V  P
  7.                         sprintf((char *)arr, "CNT: %d, CCR1: %d\r\n", TIM3->CNT,TIM3->CCR1);
    " N' ]" i8 U9 I. ?
  8.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, arr,sizeof(arr),50);
    $ G5 D  a% X1 N* U% C) x
  9.                         TIM3->CCR1 = TIM3->CCR1 + 5000;, {$ A0 V5 b! G
  10.                         TIM3->CCR1 = TIM3->CCR1 % 10000;
    2 Q) {, _5 p) Y3 C9 E
  11.                         num1++;
    5 O; M& w- d. M  C
  12.                 }
    6 A! A+ H6 ?" x8 S3 D! f/ t5 m
  13.                
    ( t$ k2 L$ |, n! t0 C
  14.                 if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)//(TIM3->SR & (0x1 << 2))% `0 B) f+ a  r8 f
  15.                 {4 ^9 e& \0 {$ r8 V0 |2 O6 K
  16.                         sprintf((char *)arr, "CNT: %d, CCR2: %d \r\n", TIM3->CNT,TIM3->CCR2);
    0 c* V: s( f/ }' Y) ]5 U
  17.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, arr,sizeof(arr),50);1 q* j+ p3 A4 H; }  d2 Q" L
  18.                         TIM3->CCR2 = TIM3->CCR2 + 2500;
    , v5 P( @  }6 Z6 p+ R
  19.                         TIM3->CCR2 = TIM3->CCR2 % 10000;0 G1 n3 N! ~) R* L) ~
  20.                         num2++;
    : N* K- |8 A" S  W  s( {8 v/ R. P
  21.                 }7 P2 B! a: p8 k3 Q2 Z: z7 X& v% L
  22. + }2 o) o( Z) ?6 z3 \# }
  23. }
复制代码
5 \4 n3 Q% ~$ e! E+ ?$ `
对于外条件判断,是因为本人在测试标志位的时候,打印过SR寄存器的显示值。3、4通道未开启中断,但是默认值是1,如果有操作不当可能使用的3、4的中断处理代码,会使程序卡死。所以外条件判断是判断1、2通道是否开启允许中断。  q0 N+ Q# n' O; o" f
代码测试:
( f6 x, O% J3 p' }# Y
1 `! h4 a& ~; A- V& y( ?3 [ R14~5JTLHG%$DI`2Z{B{C[J.png ; v; i  Z6 z& L

. P! |% X8 {. ~0 o4 j' l UKGHE0_KK0K_$J6GW]YYB2P.png
% K( I, ^4 ^: F, B( I: n
( M* W, F- ~" @" Q2 a串口接收到的CNT值大于CCRx值是正常的,因为代码运行需要时间,产生了中断就表示有匹配。
" l0 t1 ^. X; ?" c5 r图2可以看到2通道粗略是1通道的两倍,即1Hz和2Hz的方波。
' ]$ c2 ?/ S9 e9 u* p
# l, ?9 v$ {1 @' R; r# t% f& a' s* c( |% D! z0 i1 [4 [

$ t7 v9 W5 x) y8 b5 {' X3 S
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