STM32 定时器 – 乐创儿童编程

TIM简介

TIM（Timer）定时器。定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断。
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时。
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能。
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型。

定时器类型

类型	编号	总线	功能
高级定时器	TIM1、TIM8	APB2	拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能
通用定时器	TIM2、TIM3、TIM4、TIM5	APB1	拥有基本定时器全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能
基本定时器	TIM6、TIM7	APB1	拥有定时中断、主模式触发DAC的功能

STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4

PSC如果是0，则不分频;如果是1，则频率为72Mhz/2=36Mhz。实际分频为PSC+1,PSC最大值为65535。
计数器，16位，从0至65535;
自动重装寄存器，记录计数目标。计数到时，发出中断，并清零CNT。更新中断UI; 更新事件，不会触发中断，但是会触发内部电路工作。

主模式触发DAC功能：

定时中断基本结构

预分频器时序

计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)

计数器时序

•计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

RCC时钟树

void Timer_Init(void)
{
    //开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
    
    //选择时钟源
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    //配置时基单元
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    //自动重装
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=10000-1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=7200-1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
    
    TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
    //配置输出中断控制
    TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
    
    //配置NVIC，打开中断通道
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    
    //运行控制
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

//中断函数
//void TIM2_IRQHandler(void)
//{
//    if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
//    {
//        
//        TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
//    }
//}

输出比较简介

OC（Output Compare）输出比较。（IC：Input Compare; CC: Capture Compare)
输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形。
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道。
高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能。

PWM简介

PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制。
在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域。

PWM参数：频率 = 1 / T_S占空比 = T_ON/ T_S分辨率 = 占空比变化步距

输出比较器通道（通用）

输出比较通道（高级）：

输出比较模式

PWM基本结构

参数计算

•PWM频率： Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

•PWM占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)

•PWM分辨率： Reso = 1 / (ARR + 1)

常用函数

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
//初始化
void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
//配置强制输出模式
void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
//配置CCR影子寄存器，一般不用
void TIM_CCPreloadControl(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
//配置快速使能
void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
//配置输出极性
void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
//单独修改输出使能参数
void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);
//单独修改输出比较模式
void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);
//单独修改CCR值
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void)
{
    //RCC开启时钟 TIM、GPIO
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
    
    //输出重映射
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
    
    //配置GPIO
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    //选择时钟源
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    //配置时基单元
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    //自动重装
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1;  //ARR
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=720-1; //PSC
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);

    //配置输出比较单元
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity=TIM_OCPolarity_High ;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=90;//CCR的值
    TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
    
    //运行控制,启动定时器
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);
}

舵机简介

•舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置

•输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms

硬件电路

直流电机及驱动简介

•直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转

•直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作

•TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向

其他驱动芯片如：TB6612、DRV8833、L9110、L298N等。

硬件电路

相关函数

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

配置输出控制单元

void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);

void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

配置影子寄存器的。

void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);

配置快速使能的。

void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);

void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);

void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);

void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

单独修改CCR的值。

void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

使用高级定时器输出PWM时，需要使用此函数，使能主输出，否则不能正常输出。