定时器分类
STM32F1 系列中,除了互联型的产品,共有 8 个定时器,分为基本定时器,通用定时器和高级定时器。
基本定时器 TIM6 和 TIM7 是一个 16 位的只能向上计数的定时器,只能定时,没有外部 IO。
通用定时器 TIM2/3/4/5 是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器,可以定时,可以输出比较,可以输入捕捉,每个定时器有四个外部 IO。
高级定时器 TIM1/8 是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器,可以定时,可以输出比较,可以输入捕捉,还可以有三相电机互补输出信号,每个定时器有 8 个外部 IO。更加具体的分类详情见图 。
基本定时器功能框图讲解
基本定时器的核心是时基,不仅基本定时器有,通用定时器和高级定时器也有。学习定时器时,我们先从简单的基本定时器学起,到了后面的通用和高级定时器的学习中,我们直接跳过时基部分的讲解即可。基本定时器的功能框图见图 .
1. 时钟源
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。
2. 计数器时钟
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)。
3. 计数器
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。
4. 自动重装载寄存器
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。
5. 定时时间的计算
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。
定时器初始化结构体详解
在标准库函数头文件 stm32f4xx_tim.h 中对定时器外设建立了四个初始化结构体,基本定时器只用到其中一个即 TIM_TimeBaseInitTypeDef,具体的见代码清单,其他三个我们在高级定时器章节讲解。
typedef struct { uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器 uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式 uint32_t TIM_Period; // 定时器周期 uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频 uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器 } TIM_TimeBaseInitTypeDef;
(1) TIM_Prescaler:定时器预分频器设置,时钟源经该预分频器才是定时器时钟,它设定 TIMx_PSC 寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535,实现 1 至 65536 分频。
(2) TIM_CounterMode:定时器计数方式,可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数,即 TIMx_CNT 只能从 0 开始递增,并且无需初始化。
(3) TIM_Period:定时器周期,实际就是设定自动重载寄存器的值,在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为 0 至 65535。
(4) TIM_ClockDivision:时钟分频,设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比,基本定时器没有此功能,不用设置。
(5) TIM_RepetitionCounter:重复计数器,属于高级控制寄存器专用寄存器位,利用它可以非常容易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。虽然定时器基本初始化结构体有 5 个成员,但对于基本定时器只需设置其中两个就可以,想想使用基本定时器就是简单。