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STM32F10xx开发板学习笔记--高级定时器PWM互补输出

2017-04-27 16:07阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/5342015545

一，高级定时器功能框图

高级控制定时器(TIM1 和 TIM8)和通用定时器在基本定时器的基础上引入了外部引脚，可以实现输入捕获和输出比较功能。高级控制定时器比通用定时器增加了可编程死区互补输出、重复计数器、带刹车(断路)功能，这些功能都是针对工业电机控制方面。这几个功能在本书不做详细的介绍，主要介绍常用的输入捕获和输出比较功能。高级控制定时器时基单元包含一个 16 位自动重装载寄存器 ARR，一个 16 位的计数器CNT，可向上/下计数，一个 16位可编程预分频器 PSC，预分频器时钟源有多种可选，有内部的时钟、外部时钟。还有一个 8 位的重复计数器 RCR，这样最高可实现 40 位的可编程定时。
高级定时器功能框图如下：
STM32F10xx开发板学习笔记--高级定时器PWM互补输出

1.

SPAN> 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。

REP 态 存 器 重 复 计 数 器 L UI K_PSC PSC 预 分 频 器 IJ K_CNT 自 动 眶 载 寄 存 器 停 止 、 清 零 或 递 增 / 递 减 CNT 图 33 ． 4 高 级 定 时 器 时 基 单 元

2.输入捕获功能框图

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，就可以算出脉宽或零死角玩转 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。

CK_PSC CNT IMX_CHI TIMx_CH2 IMx_CHa CHA XOR T12 T13 TIA filFPf T12FP1 T12FP2 T13FP3 T13FP4 TUFP3 33-5 ICI IC2 IC2PS U IC3 IC3PS u

3.输出比较功能框图

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，具体使用哪种模式由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0]配置。其中 PWM 模式是输出比较中的特例，使用的也最多。

CNT REP W, DTG cca DTG C3R DTG TIMx_CH1 TIMx_CHIN IN TIMx CH2 TIMx_CH2N TIMx_CH3 TIMx_CH3N TIMx CHA 33-6

二，输出比较应用

PWM就是对外输出脉宽(即占空比)可调的方波信号，信号频率由自动重装载寄存器ARR的值决定，信号占空比由比较寄存器CCR的值决定。

1. TIM_TimeBaseInitTypeDef

时基结构体 TIM_TimeBaseInitTypeDef用于定时器基础参数设置，与 TIM_TimeBaseInit函数配合使用完成配置。
代码清单 33-1 定时器基本初始化结构体
1 typedef struct {
2 uint16_t TIM_Prescaler;
// 预分频器
3 uint16_t TIM_CounterMode;
// 计数模式
4 uint32_t TIM_Period;
// 定时器周期
5 uint16_t TIM_ClockDivision;
// 时钟分频
6 uint8_t TIM_RepetitionCounter;
// 重复计算器

7 } TIM_TimeBaseInitTypeDef;

2. TIM_OCInitTypeDef

输出比较结构体 TIM_OCInitTypeDef 用于输出比较模式，与 TIM_OCxInit 函数配合使用完成指定定时器输出通道初始化配置。高级控制定时器有四个定时器通道，使用时都必须单独设置。
代码清单 33-2 定时器比较输出初始化结构体
1 typedef struct {
2 uint16_t TIM_OCMode;
// 比较输出模式
3 uint16_t TIM_OutputState;
// 比较输出使能
4 uint16_t TIM_OutputNState;
// 比较互补输出使能
5 uint32_t TIM_Pulse;
// 脉冲宽度
6 uint16_t TIM_OCPolarity;
// 输出极性
7 uint16_t TIM_OCNPolarity;
// 互补输出极性
8 uint16_t TIM_OCIdleState;
// 空闲状态下比较输出状态
9 uint16_t TIM_OCNIdleState;
// 空闲状态下比较互补输出状态

10 } TIM_OCInitTypeDef;

3. TIM_ICInitTypeDef

输入捕获结构体 TIM_ICInitTypeDef 用于输入捕获模式，与 TIM_ICInit 函数配合使用完成定时器输入通道初始化配置。如果使用 PWM 输入模式需要与 TIM_PWMIConfig 函数配合使用完成定时器输入通道初始化配置。
代码清单 33-3 定时器输入捕获初始化结构体
1 typedef struct {
2 uint16_t TIM_Channel;
// 输入通道选择
3 uint16_t TIM_ICPolarity;
// 输入捕获触发选择
4 uint16_t TIM_ICSelection;
// 输入捕获选择
5 uint16_t TIM_ICPrescaler;
// 输入捕获预分频器
6 uint16_t TIM_ICFilter;
// 输入捕获滤波器

7 } TIM_ICInitTypeDef;

4. TIM_BDTRInitTypeDef

断路和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 用于断路和死区参数的设置，属于高级定时器专用，用于配置断路时通道输出状态，以及死区时间。它与 TIM_BDTRConfig 函数配置使用完成参数配置。 这个结构体的成员只对应 BDTR 这个寄存器，有关成员的具体使用配置请参考手册 BDTR 寄存器的详细描述。
代码清单 33-4 断路和死区初始化结构体
1 typedef struct {
2 uint16_t TIM_OSSRState;
// 运行模式下的关闭状态选择
3 uint16_t TIM_OSSIState;
// 空闲模式下的关闭状态选择
4 uint16_t TIM_LOCKLevel;
// 锁定配置
5 uint16_t TIM_DeadTime;
// 死区时间
6 uint16_t TIM_Break;
// 断路输入使能控制
7 uint16_t TIM_BreakPolarity;
// 断路输入极性
8 uint16_t TIM_AutomaticOutput;
// 自动输出使能

9 } TIM_BDTRInitTypeDef;

三，PWM 互补输出实验

1. 编程要点

(1) 定时器用到的 GP IO 初始化
(2) 定时器时基结构体 TIM_TimeBaseInitTypeDef 初始化
(3) 定时器输出比较结构体 TIM_OCInitTypeDef 初始化
(4) 定时器刹车和死区结构体 TIM_BDTRInitTypeDef 初始化

2.Advance_timer.c源文件程序代码

#include 'Advance_timer.h'
static void ADVANCE_TIM_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//输出比较通道GPIO初始化
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADVANCE_TIM_CH1_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(ADVANCE_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure);

//输出比较通道的互补通道GPIO初始化
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CH1N_GPIO_CLK,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADVANCE_TIM_CH1N_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(ADVANCE_TIM_CH1N_PORT, &GPIO_InitStructure);

//输出比较通道的刹车通道GPIO初始化
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_BKIN_GPIO_CLK,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADVANCE_TIM_BKIN_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(ADVANCE_TIM_BKIN_PORT, &GPIO_InitStructure);
//BKIN引脚默认输出低电平
GPIO_ResetBits(ADVANCE_TIM_BKIN_PORT,ADVANCE_TIM_BKIN_PIN);
}
static void ADVANCE_TIM_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//设置中断组为0
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
//设置中断来源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADVANCE_TIM_IRQ;
//设置抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
//设置子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
// ARR ：自动重装载寄存器的值
// CLK_cnt：计数器的时钟，等于 Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1)
// PWM 信号的周期 T = ARR * (1/CLK_cnt) = ARR*(PSC+1) / 72M
// 占空比P=CCR/(ARR+1)
static void ADVANCE_TIM_MODE_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
//开启定时器时钟，即内部Fck_int = 72M
ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE);
//自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个计数后产生一个更新或中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ADVANCE_TIM_PERIOD;
//驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = ADVANCE_TIM_PSC;
//时钟分频因子，配置死区时间时用到
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
//计数器计数模式，配置为向上计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, & TIM_TimeBaseStructure);
// 配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
// 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
// 互补输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;
// 设置占空比大小
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ADVANCE_TIM_PULSE;
// 输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
// 互补输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;
// 输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;
// 互补输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;
TIM_OC1Init(ADVANCE_TIM, &TIM_OCInitStructure);
//使能TIMx在CCR1上的预装载寄存器
TIM_OC1PreloadConfig(ADVANCE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 有关刹车和死区结构体的成员具体可参考BDTR寄存器的描述
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
// 输出比较信号死区时间配置，具体如何计算可参考 BDTR:UTG[7:0]的描述
// 这里配置的死区时间为152ns
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
// 当BKIN引脚检测到高电平的时候，输出比较信号被禁止，就好像是刹车一样
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
TIM_BDTRConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_BDTRInitStructure);

// 使能计数器
TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE);
// 主输出使能，当使用的是通用定时器时，这句不需要
TIM_CtrlPWMOutputs(ADVANCE_TIM, ENABLE);
}
void ADVANCE_TIM_Init(void)
{
ADVANCE_TIM_GPIO_Config();
ADVANCE_TIM_NVIC_Config();
ADVANCE_TIM_MODE_Config();
}

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