STM32F103的11个定时器详解

STM32F103 系列的单片机一共有 11 个定时器，其中： 2 个高级定时器 4 个普通定时器 2 个基本定时器 2 个看门狗定时器 1 个系统嘀嗒定时器 出去看门狗定时器和系统滴答定时器的八个定时器列表; 8 个定时器分成 3 个组； TIM1 和 TIM8 是高级定时器 TIM2-TIM5 是通用定时器 TIM6 和 TIM7 是基本的定时器 这 8 个定时器都是 16 位的，它们的计数器的类型除了基本定时器 TIM6 和 TIM7 都支持向 上，向下，向上/向下这 3 种计数模式 计数器三种计数模式 向上计数模式：从 0 开始，计到 arr 预设值，产生溢出事件，返回重新计时 向下计数模式：从 arr 预设值开始，计到 0，产生溢出事件，返回重新计时 中央对齐模式： 从 0 开始向上计数， 计到 arr 产生溢出事件， 然后向下计数， 计数到 1 以后， 又产生溢出，然后再从 0 开始向上计数。 （此种技术方法也可叫向上/向下计数） 基本定时器（TIM6，TIM7）的主要功能： 只有最基本的定时功能， 。基本定时器 TIM6 和 TIM7 各包含一个 16 位自动装载计数器，由 各自的可编程预分频器驱动 通用定时器(TIM2TIM5)的主要功能: 除了基本的定时器的功能外， 还具有测量输入信号的脉冲长度( 输入捕获) 或者产生输出波 形( 输出比较和 PWM) 高级定时器（TIM1，TIM8）的主要功能： 高级定时器不但具有基本， 通用定时器的所有的功能， 还具有控制交直流电动机所有的功能， 你比如它可以输出 6 路互补带死区的信号，刹车功能等等 通用定时器的时钟来源; a:内部时钟(CK_INT) b:外部时钟模式 1：外部输入脚(TIx) c:外部时钟模式 2：外部触发输入(ETR) d:内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器 通用定时期内部时钟的产生： 从截图可以看到通用定时器（TIM2-7）的时钟不是直接来自 APB1，而是通过 APB1 的预分 频器以后才到达定时器模块。 当 APB1 的预分频器系数为 1 时，这个倍频器就不起作用了，定时器的时钟频率等于 APB1 的频率； 当 APB1 的预分频系数为其它数值(即预分频系数为 2、4、8 或 16)时，这个倍频器起作用， 定时器的时钟频率等于 APB1 时钟频率的两倍。 自动装在寄存器 arr 值的计算： Tout= (arr+1)*(psc+1)/Tclk； Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz） 。 Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us） 。 计时 1S，输入时钟频率为 72MHz，加入 PSC 预分频器的值为 35999，那么： (1+psc )/72M)*(1+arr )=(1+35999)/72M)*(1+arr)=1 秒 则可计算得出自动窗装载寄存器 arr=1999 通用定时器 PWM 工作原理 以 PWM 模式 2，定时器 3 向上计数，有效电平是高电平，定时器 3 的第 3 个 PWM 通道为 例： 定时器 3 的第 3 个 PWM 通道对应是 PB0 这引脚，三角顶点的值就是 TIM3_ARR 寄存器的 值，上图这条红线的值就 TIM3_CCR3 当定时器3的计数器 （TIM3_CNT） 刚开始计数的时候是小于捕获/比较寄存器 （TIM3_CCR3） 的值， 此时 PB0 输出低电平，随着计数器（TIM3_CNT）值慢慢的增加， 当计数器（TIM3_CNT）大于捕获/比较寄存器（TIM3_CCR3）的值时，这时 PB0 电平就会 翻转，输出高电平，计数器（TIM3_CNT）的值继续增加， 当 TIM3_CNT=TIM3_ARR 的值时，TIM3_CNT 重新回到 0 继续计数，PB0 电平翻转，输出 低电平，此时一个完整的 PWM 信号就诞生了。 PWM 输出模式; STM32 的 PWM 输出有两种模式: 模式 1 和模式 2，由 TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxM 位确定的（“110”为模式 1，“111”为模 式 2） 。区别如下: 110：PWM 模式 1，在向上计数时，一旦 TIMx_CNT 在向下计数时，一旦 TIMx_CNTTIMx_CCR1 时通道 1 为无效电平(OC1REF=0)，否则为有 效电平(OC1REF=1)。 111：PWM 模式 2在向上计数时，一旦 TIMx_CNTTIMx_CCR1 时通道 1 为有效电平，否 则为无效电平。 由以上可知： 模式 1 和模式 2 正好互补，互为相反，所以在运用起来差别也并不太大。而从计数模式上来 看，PWM 也和 TIMx 在作定时器时一样，也有向上计数模式、向下计数模式和中心对齐模 式 PWM 的输出管脚： 不同的 TIMx 输出的引脚是不同（此处设计管脚重映射） TIM3 复用功能重映射： 注：重映射是为了 PCB 的设计方便。值得一提的是，其分为部分映射和全部映射 PWM 输出频率的计算： PWM 输出的是一个方波信号，信号的频率是由 TIMx 的时钟频率和 TIMx_ARR 这个寄存器 所决定的 输出信号的占空比则是由 TIMx_CRRx 寄存器确： 占空比=(TIMx_CRRx/TIMx_ARR)*100% PWM 频率的计算公式为： 其中 F 就是 PWM 输出的频率，单位是：HZ; ARR 就是自动重装载寄存器（TIMx_ARR）; PSC 就是预分频器(TIMx_PSC)； 72M 就是系统的频率； STM32 高级定时器 PWM 的输出 一路带死区时间的互补 PWM 的波形图 STM32F103VC 这款单片机一共有 2 个高级定时器 TIM1 和 TIM8 这 2 个高级定时器都可以同时产生 3 路互补带死区时间的 PWM 信号和一路单独的 PWM 信 号， 具有刹车输入功能，在紧急的情况下这个刹车功能可以切断 PWM 信号的输出 还具有支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路 高级控制定时器(TIM1 和 TIM8) 由一个 16 位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的 预分频器驱动 它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度( 输入捕获) ，或者产生输出波形(输出比 较、PWM、嵌入死区时间的互补 PWM 等)。 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒 到几个毫秒的调节。 高级控制定时器(TIM1 和 TIM8) 和通用定时器(TIMx) 是完全独立的，它们不共享任何资 源 死区时间 H 桥电路为避免由于关断延迟效应造成上下桥臂直通，有必要设置死区时间 死区时间可有效地避免延迟效应所造成的一个桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状 态，避免直通炸开关管。 死区时间越大，电路的工作也就越可靠，但会带来输出波形的失真以及降低输出效率。 死区时间小，输出波形要好一些，但是会降低系统的可靠性，一般这个死区时间设置为 us 级 元器件死区时间是不可以改变的，它主要是取决于元器件的制作工艺和材料！ 原则上死区时间当然越小越好。设置死区时间的目的，其实说白了就是为了电路的安全。最 佳的设置方法是：在保证安全的前提下，设置的死区时间越小越好。以不炸功率管、输出不 短路为目的。 STM32 死区时间探究 设置寄存器：就是刹车和死区控制寄存器(TIMx_BDTR) 这个寄存器的第 07 位，这 8 个位就是用来设置死区时间的，使用如下： 以 TIM1 为例说明其频率是如何产生的。 定时器 1 适中产生路线： 系统时钟- AHB 预分频 - APB2 预分频 TIM1 倍频器 产生 TIM1 的时钟系统 流程图看可以看出，要想知道 TIM1 的时钟，就的知道系统时钟，AHB 预分频器的值，还有 APB2 预分频器的值，只要知道了这几个值，即可算出 TIM1 的时钟频率？ 这些值从何来，在“SystemInit()”这个时钟的初始化函数中已经给我们答案了，在这个函数 中设置的系统时钟是 72MZ， AHB 预分频器和 APB2 预分频器值都是设置为 1， 由此可算出： TIM1 时钟频率： 72MHZ 了，TDTS=1/72MHZ=13.89ns Tdtg 死区时间步进值,它的值是定时器的周期乘以相应的数字得到的 下面看看官方给的公式如何使用，如下： DTG7:5=0xx=DT=DTG6:0×Tdtg，Tdtg=TDTS 首先由 DTG7:5=0xx 可以知道的是：DTG 的第 7 位必须为 0，剩余的 06 这 7 位可配 置死区时间，假如 TIM1 的时钟为 72M 的话，那么由公式 Tdtg=TDTS 可计算出： TDTS=1/72MHZ=13.89ns。 有了这个值，然后通过公式 DT=DTG6:0×Tdtg 即可计算出 DT 的值。 如果 DTG 的第 06 位均为 0 的话，DT=0 如果 DTG 的第 06 位均为 1 的话，DT=127*13.89ns=1764ns 如果 TIM1 的时钟为 72M 的话， 公式 1 可设置的死区时间 01764ns，也就是说： 如果你的项目需要输出的PWM信号要求的死区时间是01764ns的时候你就可以用公式 1 同样可计算出 4 个公式的死去区间，如下： 公式 1：DT=01764ns 公式 2：DT=1777.9ns3528.88ns 公式 3：DT=3555.84ns7000.56ns 公式 4：DT=7111.68ns14001.12ns 如何设置死区时间： 假如我们设计了一个项目要求输出的 PWM 信号中加入一个 3us 的死区时间因为 3us这个值 在第二个公式决定的死区范围之内所以选择第二个公式。3000/(13.89*2)=108, 所以 DTG5:0=108-64=44 所以 DTG=127+44+32=203=0XCB，TIM1-BDTR|=0Xcb 这里为什么要在加上一个 32 那？在公式 2 中 DTG 的第 5 位是一个 X,也就是说这一位可以 设置为高电平，也可以设置为低电平，在这里我们将这一位设置为了高电平，所有要在加上 一个 32.如此而已！