高級定時器
STM32F103有 2 個高級定時器 TIM1 和 TIM8，高級定時器的功能主要有定時、輸入捕獲、輸出比較、互補輸出等。
高級定時器簡介：
計數(shù)器16bit，上 / 下 / 兩邊 計數(shù)，TIM1和TIM8，還有一個重復(fù)計數(shù)器RCR，獨有；
有4個GPIO，其中通道1 ~ 3還有互補輸出GPIO；
時鐘來自PCLK2，為72M，可實現(xiàn)1~65536分頻；
高級定時器和通用定時器的引腳分布：
高級定時器結(jié)構(gòu)框圖（分成6個部分）：?
一、時鐘源：
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內(nèi)部時鐘(CK_INT)；
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外部時鐘模式1：外部輸入引腳TIx（x=1,2,3,4）；
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外部時鐘模式2：外部觸發(fā)輸入ETR；
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內(nèi)部觸發(fā)輸入(ITRx)：使用一個定時器作為另一個定時器的預(yù)分頻器；
下面，我們來分析一下這個時鐘源的框圖：
1 內(nèi)部時鐘CK_INT：內(nèi)部時鐘 CK_INT 即來自于芯片內(nèi)部，等于 72M，一般情況下，我們都是使用內(nèi)部時鐘；
2 外部時鐘模式1：
（1）時鐘信號輸入引腳：
當(dāng)使用外部時鐘模式1時，時鐘信號來自于定時器的輸入通道，共?4個，分別為 TI1 / 2 / 3 / 4，即 TIMx_CH1 / 2 / 3 / 4。
外部的GPIO?TIx，對應(yīng)：TIMx_CH1 / 2 / 3 / 4
由TIM_CCMRx?的位?CCxS[1:0]配置，其中?CCMR1?控制?TI1 / 2，?CCMR2?控制?TI3 / 4
中文參考手冊中提到，通道2可以配置為輸出，如果是輸入模式，可以選擇連接CH1 or CH2，同樣的，通道1也可以選擇配置成連接CH1 or CH2。
（2）濾波器：
如果來自外部的時鐘信號的頻率過高或者混雜有高頻干擾信號的話，我們就需要使用濾波器對信號重新采樣，來達到降頻或者去除高頻干擾的目的，具體的由 TIMx_CCMRx的位 ICxF[3:0]配置。
具體如何濾波？
（3）邊沿檢測：
邊沿檢測的信號來自于濾波器的輸出，在成為觸發(fā)信號之前，需要進行邊沿檢測，決定是上升沿有效還是下降沿有效。
（4）觸發(fā)選擇：
（5）從模式選擇：
選定了觸發(fā)源信號后，最后我們需把信號連接到?TRGI?引腳，讓觸發(fā)信號成為外部時鐘模式?1?的輸入，最終等于?CK_PSC，然后驅(qū)動計數(shù)器?CNT?計數(shù)。
3 外部時鐘模式2
網(wǎng)上關(guān)于TI1FP1的描述：
? ? ? ?比如 TI1FP1 與 TI1FP2。說實在的，這個地方參考手冊里就沒有個明確的表述，讓人很費解。但是可以可以推理得出來，二者都是來自同一 TI1 輸入通道，經(jīng)過輸入濾波和邊沿檢測器后所產(chǎn)生的具有相同特征的信號，然后映射到不同的輸入捕捉通道，本質(zhì)上還是同一路信號。
?同理，TI2信號，經(jīng)過濾波和邊沿檢測后產(chǎn)生了2路濾波信號，分別是TI2FP1與TI2FP2，它倆也是具有相同特征的信號，只是TI2FP1映射到捕捉通道IC1，TI2FP2映射到捕捉通道IC2。
4 內(nèi)部觸發(fā)輸入：
內(nèi)部觸發(fā)輸入是使用一個定時器作為另一個定時器的預(yù)分頻器。硬件上高級控制定時器和通用定時器在內(nèi)部連接在一起，可以實現(xiàn)定時器同步或級聯(lián)。
四.輸入捕獲：
輸入捕獲可以對輸入的信號的上升沿，下降沿或者雙邊沿進行捕獲，常用的有測量輸入信號的脈寬和測量 PWM 輸入信號的頻率和占空比這兩種。
輸入捕獲的大概的原理就是：當(dāng)捕獲到信號的跳變沿的時候，把計數(shù)器 CNT 的值鎖存到捕獲寄存器 CCR 中，把前后兩次捕獲到的 CCR 寄存器中的值相減，就可以算出脈寬或者頻率。如果捕獲的脈寬的時間長度超過你的捕獲定時器的周期，就會發(fā)生溢出，這個我們需要做額外的處理。
1 普通脈寬測量：當(dāng)檢測到第一個上升沿時，計數(shù)器CNT開始從0計數(shù)，又檢測到下降沿時產(chǎn)生中斷，此時的CNT值被鎖存到CCR寄存器中，此時CCR的值就對應(yīng)高電平的時間。
2 PWM輸入測量：一路輸入信號（TI1）占用兩個捕獲通道（IC1 和 IC2）。
輸入捕獲框圖：
（1）輸入通道：
需要被測量的信號從定時器的外部引腳 TIMx_CH1/2/3/4 進入，通常叫 TI1 / 2 / 3 / 4。
（2）輸入濾波器和邊沿檢測器：
這一塊和外部時鐘模式一差不多。那么為什么需要濾波呢？
當(dāng)輸入的信號存在高頻干擾的時候，我們需要對輸入信號進行濾波，即進行重新采樣，根據(jù)采樣定律，采樣的頻率必須大于等于兩倍的輸入信號。比如輸入的信號為 1M，又存在高頻的信號干擾，那么此時就很有必要進行濾波，我們可以設(shè)置采樣頻率為 2M，這樣可以在保證采樣到有效信號的基礎(chǔ)上把高于 2M 的高頻干擾信號過濾掉。
邊沿檢測器用來設(shè)置信號在捕獲的時候是什么邊沿有效，可以是上升沿，下降沿，或者是雙邊沿，具體的由 CCER 寄存器的位 CCxP 和 CCxNP 決定。
（3）捕獲通道：
捕獲通道就是圖中的 IC1 / 2 / 3 / 4，每個捕獲通道都有相對應(yīng)的捕獲寄存器 CCR1 / 2 / 3 / 4，當(dāng)發(fā)生捕獲的時候，計數(shù)器 CNT的值就會被鎖存到捕獲寄存器中
這里我們要搞清楚輸入通道和捕獲通道的區(qū)別，輸入通道是用來輸入信號的，捕獲通道是用來捕獲輸入信號的通道，一個輸入通道的信號可以同時輸入給兩個捕獲通道。比如輸入通道 TI1 的信號經(jīng)過濾波邊沿檢測器之后的 TI1FP1 和 TI1FP2 可以進入到捕獲通道IC1 和 IC2，其實這就是 PWM 輸入捕獲，只有一路輸入信號（TI1）卻占用了兩個捕獲通道（IC1 和 IC2）。當(dāng)只需要測量輸入信號的脈寬時候，用一個捕獲通道即可。
（4）預(yù)分頻器（用來降頻）：
捕獲通道 ICx 的輸出信號會經(jīng)過一個預(yù)分頻器，用于決定發(fā)生多少個事件時進行一次捕獲。具體的由寄存器 CCMRx 的位 ICxPSC配置，如果希望捕獲信號的每一個邊沿，則不分頻。
（5）捕獲寄存器：
五 輸出比較：
輸出比較就是通過定時器的外部引腳對外輸出控制信號，有凍結(jié)、將通道 X（x=1,2,3,4）設(shè)置為匹配時輸出有效電平、輸出無效電平、翻轉(zhuǎn)、強制為無效電平、強制為有效電平、PWM1 和 PWM2 這八種模式。其中 PWM 模式是輸出比較中的特例，使用的也最多。
結(jié)構(gòu)框圖：
1 比較寄存器：
當(dāng)計數(shù)器 CNT 的值跟比較寄存器 CCR 的值相等的時候，輸出參考信號 OCxREF 的信號的極性就會改變，其中 OCxREF=1（高電平）稱之為有效電平，OCxREF=0（低電平）稱之為無效電平，并且會產(chǎn)生比較中斷 CCxI，相應(yīng)的標(biāo)志位 CCxIF（SR 寄存器中）會置位。然后 OCxREF再經(jīng)過一系列的控制之后就成為真正的輸出信號 OCx/OCxN。
2 死區(qū)發(fā)生器：
在生成的參考波形 OCxREF 的基礎(chǔ)上，可以插入死區(qū)時間，用于生成兩路互補的輸出信號 OCx 和 OCxN，死區(qū)時間的大小具體由 BDTR 寄存器的位 DTG[7:0]配置。死區(qū)時間的大小必須根據(jù) 與輸出信號相連接的器件及其特性來調(diào)整。下面我們簡單舉例說明下帶死區(qū)的PWM 信號的應(yīng)用，我們以一個板橋驅(qū)動電路為例。
為了理解死區(qū)發(fā)生器，先看一個電機橋式驅(qū)動電路：
3 輸出控制：
4 輸出引腳
輸出比較的輸出信號最終是通過定時器的外部 IO 來輸出的，分別為 CH1 / 2 / 3 / 4，其中前面三個通道還有互補的輸出通道 CH1 / 2 / 3N。
輸入捕獲的應(yīng)用：
1 測量脈寬或頻率
2 PWM輸入模式：
輸出比較的應(yīng)用：
PWM輸出：
PWM?輸出就是對外輸出脈寬（即占空比）可調(diào)的方波信號，信號頻率由自動重裝寄存器?ARR?的值決定，占空比由比較寄存器?CCR?的值決定。
?PWM邊沿對齊模式：
占空比
周期T內(nèi)CNT從0一直加到ARR,比如ARR為99， 那么CNT共計數(shù)100.
在看高電平的時間，CNT從0一直加到CCR，比如CCR是30，注意在等于30的瞬間，就已經(jīng)跳變?yōu)榈碗娖搅?，所以CNT從0到29是高電平，總共為30個數(shù)的時間
所以占空比為30/100=30%
電機控制：
剎車功能描述（強制關(guān)閉輸出，功能是防止電機損壞，此時輸出為設(shè)置的空閑電平）：
死區(qū)時間寄存器：
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-829374.html
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