STM32之外设定时器

STM32F103系列的定时器有三类：

基本定时器（2个）

通用定时器（4个）

高级定时器（2个）

基本定时器：无对外输入/输出，常用作时基，实现基本的计数、定时功能。

通用定时器：除了基本定时器的时基功能外，还可对外做输入捕捉、输出比较以及连接其它传感器接口【编码器和霍尔传感器】。

高级定时器：此类定时器的功能最为强大，除了具备通用定时器的功能外，还包含一些与电机控制和数字电源应用相关的功能，比方带死区控制的互补信号输出、紧急刹车关断输入控制。

基本定时器

（1-1）基本定时器框图

i.基本定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK_INT，经 APB1 预分频器后分频提供，如果 APB1  预分频系数等于 1，则频率不变，否则频率乘以 2，库函数中 APB1  预分频的系数是 2，即 PCLK1=36M，所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M。

ii.基本定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT，用来驱动计数器计数。PSC 是一个 16 位的预分频器，可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。具体计算方式为：CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。

iii.计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达 到自动重装载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

iv.自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数 值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。

v.定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在 CK_CNT 的驱动 下，计一个数的时间则是 CK_CLK  的倒数，等于：1/（TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于：1/（CK_CLK * ARR）。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来 记 录 中 断 的 次 数 ， 那 么 就 可 以 计 算 出 我 们 需 要 的 定 时 时 间 等 于 ： 1/CK_CLK  * (ARR+1)*time。

通用定时器

（1-2）通用定时器框图

通用定时器框图部分的内容与高级定时器其存在叠加部分，所以相关的描述见高级定时器的描述，如下：

高级定时器

（1-3）高级定时器框图

i.高级控制定时器有四个时钟源可选： 

 （1）内部时钟源 CK_INT ——内部时钟 CK_INT 即来自于芯片内部，等于 72M，一般情况下，我们都是使用内部时钟。当从模式控制寄存器 TIMx_SMCR 的 SMS 位等于 000 时，则使用内部时钟。

 （2）外部时钟模式 1：外部输入引脚 TIx（x=1,2,3,4）——当使用外部时钟模式 1 的时候，时钟信号来自于定时器的输入通道，总共有 4 个，分别为TI1/2/3/4，即TIMx_CH1/2/3/4。具体使用哪一路信号，由TIM_CCMRx的位CCxS[1:0]配置，其中 CCMR1 控制 TI1/2，CCMR2 控制 TI3/4。

 （3）外部时钟模式 2：外部触发输入 ETR ——当使用外部时钟模式 2 的时候，时钟信号来自于定时器的特定输入通道 TIMx_ETR，只有 1 个。

 （4）内部触发输入(ITRx)——内部触发输入是使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器。硬件上高级控制定时器和通用定时器在内部连接在一起，可以实现定时器同步或级联。主模式的定时器可以对从模式定时器执行复位、启动、停止或提供时钟。

ii.高级控制定时器控制器部分包括触发控制器、从模式控制器以及编码器接口。触发控制器用来针对片内外设输出触发信号，比如为其它定时器提供时钟和触发 DAC/ADC 转换。 

编码器接口专门针对编码器计数而设计。从模式控制器可以控制计数器复位、启动、递增/递减、计数。

iii.高级控制定时器时基单元功能包括四个寄存器，分别是计数器寄存器(CNT)、预分频器寄存器(PSC)、自动重载寄存器(ARR)和重复计数器寄存器(RCR)。其中重复计数器 RCR是高级定时器独有，通用和基本定时器没有。前面三个寄存器都是 16 位有效，TIMx_RCR寄存器是 8 位有效。

iv.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。

输入捕获的大概的原理就是，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，把前后两次捕获到的 CCR 寄存器中的值相减，就可以算出脉宽或者频率。如果捕获的脉宽的时间长度超过你的捕获定时器的周期，就会发生溢出，这个我们需要做额外的处理。

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。（1）当计数器 CNT 的值跟比较寄存器 CCR 的值相等的时候，输出参考信号 OCxREF 的信号的极性就会改变，其中 OCxREF=1（高电平）称之为有效电平，OCxREF=0（低电平）称之为无效电平，并且会产生比较中断 CCxI，相应的标志位 CCxIF（SR 寄存器中）会置位。然后 OCxREF 再经过一系列的控制之后就成为真正的输出信号 OCx/OCxN。（2）在生成的参考波形 OCxREF 的基础上，可以插入死区时间（高级定时器所特有的），用于生成两路互补的输出信号 OCx 和 OCxN，死区时间的大小具体由 BDTR 寄存器的位 DTG[7:0]配置。死区时间的大小必须根据与输出信号相连接的器件及其特性来调整。（3）在输出比较的输出控制中，参考信号 OCxREF 在经过死区发生器之后会产生两路带死区的互补信号 OCx_DT 和 OCxN_DT（通道 1~3 才有互补信号，通道 4 没有，其余跟通道1~3 一样），这两路带死区的互补信号然后就进入输出控制电路，如果没有加入死区控制，那么进入输出控制电路的信号就直接是 OCxREF。（4）输出比较的输出信号最终是通过定时器的外部 IO 来输出的，分别为 CH1/2/3/4，其中前面三个通道还有互补的输出通道 CH1/2/3N。

vi.断路功能就是电机控制的刹车功能，使能断路功能时，根据相关控制位状态修改输出信号电平。在任何情况下，OCx 和 OCxN 输出都不能同时为有效电平，这关系到电机控制常用的 H 桥电路结构原因。