通用定時器(TIMx)

一、TIMx簡介

二、TIMx主要功能

三、TIMx功能描述

3.1 時基單元

3.2 計數(shù)器模式

3.3 時鐘選擇

3.4捕獲/比較通道

3.5 輸入捕獲模式

3.6 PWM輸入模式

3.7 強置輸出模式

3.8 輸出比較模式

3.9 PWM模式

3.10單脈沖模式

四、簡單例子理解TIMx

4.1 使得PB5-TIM3通道2產生頻率為12.5Hz的方波，該方波控制LED1的閃爍

4.2周期控制通用定時器3的2通道，實現(xiàn)1KHz的不同占空比波形，控制LED實現(xiàn)呼吸燈

本文涉及鏈接

一、TIMx簡介

　　通用定時器是一個通過可編程預分頻器驅動的16位自動裝載計數(shù)器構成。它適用于多種場合，包括測量輸入信號的脈沖長度(輸入捕獲)或者產生輸出波形(輸出比較和PWM)。使用定時器預分頻器和RCC時鐘控制器預分頻器，脈沖長度和波形周期可以在幾個微秒到幾個毫秒間調整。每個定時器都是完全獨立的，沒有互相共享任何資源。它們可以一起同步操作。[正版請搜索：beautifulzzzz（看樓主博客園官方博客，享高質量生活）嘻嘻?。?！]

二、TIMx主要功能

　　通用TIMx (TIM2、 TIM3、 TIM4和TIM5)定時器功能包括：

●16位向上、向下、向上/向下自動裝載計數(shù)器
● 16位可編程(可以實時修改)預分頻器，計數(shù)器時鐘頻率的分頻系數(shù)為1 ～65536之間的任意數(shù)值
● 4個獨立通道：
─ 輸入捕獲
─ 輸出比較
─ PWM生成(邊緣或中間對齊模式)
─ 單脈沖模式輸出
● 使用外部信號控制定時器和定時器互連的同步電路
● 如下事件發(fā)生時產生中斷/DMA：
─ 更新：計數(shù)器向上溢出/向下溢出，計數(shù)器初始化(通過軟件或者內部/外部觸發(fā))
─ 觸發(fā)事件(計數(shù)器啟動、停止、初始化或者由內部/外部觸發(fā)計數(shù))
─ 輸入捕獲
─ 輸出比較
● 支持針對定位的增量(正交)編碼器和霍爾傳感器電路
● 觸發(fā)輸入作為外部時鐘或者按周期的電流管理

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 通用定時器框圖
注：Reg：根據控制位的設定，在U事件時傳送預加載寄存器的內容至工作寄存器
斜向下的箭頭：事件
斜向上的箭頭：中斷和DMA輸出

三、TIMx功能描述

3.1 時基單元

　　可編程通用定時器的主要部分是一個16位計數(shù)器和與其相關的自動裝載寄存器。這個計數(shù)器可以向上計數(shù)、向下計數(shù)或者向上向下雙向計數(shù)。此計數(shù)器時鐘由預分頻器分頻得到。計數(shù)器、自動裝載寄存器和預分頻器寄存器可以由軟件讀寫，在計數(shù)器運行時仍可以讀寫。

時基單元包含：
● 計數(shù)器寄存器(TIMx_CNT)
● 預分頻器寄存器 (TIMx_PSC)
● 自動裝載寄存器 (TIMx_ARR)

　　自動裝載寄存器是預先裝載的，寫或讀自動重裝載寄存器將訪問預裝載寄存器。根據在TIMx_CR1 寄存器中的自動裝載預裝載使能位(ARPE)的設置，預裝載寄存器的內容被立即或在每次的更新事件UEV時傳送到影子寄存器。當計數(shù)器達到溢出條件(向下計數(shù)時的下溢條件)并當TIMx_CR1 寄存器中的UDIS位等于’0’時，產生更新事件。更新事件也可以由軟件產生。隨后會詳細描述每一種配置下更新事件的產生。

計數(shù)器由預分頻器的時鐘輸出CK_CNT驅動，僅當設置了計數(shù)器TIMx_CR1 寄存器中的計數(shù)器使能位(CEN)時， CK_CNT才有效。
注：真正的計數(shù)器使能信號CNT_EN是在CEN的一個時鐘周期后被設置。

　　預分頻器可以將計數(shù)器的時鐘頻率按1 到65536之間的任意值分頻。它是基于一個(在TIMx_PSC寄存器中的)16位寄存器控制的16位計數(shù)器。這個控制寄存器帶有緩沖器，它能夠在工作時被改變。新的預分頻器參數(shù)在下一次更新事件到來時被采用。（圖2和圖3給出了在預分頻器運行時，更改計數(shù)器參數(shù)的例子。）

　　　　　　　　　　　圖2 當預分頻器的參數(shù)從1 變到2時，計數(shù)器的時序圖

　　　　　　　　　　 圖3 當預分頻器的參數(shù)從1 變到4時，計數(shù)器的時序圖

3.2 計數(shù)器模式

3.2.1 向上計數(shù)模式

　　在向上計數(shù)模式中，計數(shù)器從0計數(shù)到自動加載值(TIMx_ARR計數(shù)器的內容)，然后重新從0開始計數(shù)并且產生一個計數(shù)器溢出事件。
　　每次計數(shù)器溢出時可以產生更新事件，在TIMx_EGR寄存器中(通過軟件方式或者使用從模式控制器)設置UG位也同樣可以產生一個更新事件。
　　設置TIMx_CR1 寄存器中的UDIS位，可以禁止更新事件；這樣可以避免在向預裝載寄存器中寫入新值時更新影子寄存器。在UDIS位被清’0’之前，將不產生更新事件。但是在應該產生更新事件時，計數(shù)器仍會被清’0’，同時預分頻器的計數(shù)也被請0(但預分頻系數(shù)不變)。此外，如果設置了 TIMx_CR1 寄存器中的URS位(選擇更新請求)，設置UG位將產生一個更新事件UEV，但硬件不設置UIF標志(即不產生中斷或DMA請求)；這是為了避免在捕獲模式下清除計數(shù)器時，同時產生更新和捕獲中斷。
　　當發(fā)生一個更新事件時，所有的寄存器都被更新，硬件同時(依據 URS 位)設置更新標志位(TIMx_SR寄存器中的UIF位)。
● 預分頻器的緩沖區(qū)被置入預裝載寄存器的值(TIMx_PSC寄存器的內容)。
● 自動裝載影子寄存器被重新置入預裝載寄存器的值(TIMx_ARR)。
下圖給出一些例子，當TIMx_ARR=0x36時計數(shù)器在不同時鐘頻率下的動作。

　　　　　　　　　　　　　　圖4 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為1

　　　　　　　　　　　　　圖5 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為2

　　　　　　　　　　　　圖6 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為4

　　　　　　　　　　　　圖7 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為N

　　　　　　　　圖8 計數(shù)器時序圖，當ARPE=0時的更新事件(TIMx_ARR沒有預裝入)

　　　　　　　　圖9 計數(shù)器時序圖，當ARPE=1 時的更新事件(預裝入了TIMx_ARR)

3.2.2向下計數(shù)模式

　　在向下模式中，計數(shù)器從自動裝入的值(TIMx_ARR計數(shù)器的值)開始向下計數(shù)到0，然后從自動裝入的值重新開始并且產生一個計數(shù)器向下溢出事件。
　　每次計數(shù)器溢出時可以產生更新事件，在TIMx_EGR寄存器中(通過軟件方式或者使用從模式控制器)設置UG位，也同樣可以產生一個更新事件。
　　設置TIMx_CR1 寄存器的UDIS位可以禁止UEV事件。這樣可以避免向預裝載寄存器中寫入新值時更新影子寄存器。因此UDIS位被清為’0’之前不會產生更新事件。然而，計數(shù)器仍會從當前自動加載值重新開始計數(shù)，同時預分頻器的計數(shù)器重新從0開始(但預分頻系數(shù)不變)。
　　此外，如果設置了 TIMx_CR1 寄存器中的URS位(選擇更新請求) ，設置UG位將產生一個更新事件UEV但不設置UIF標志(因此不產生中斷和DMA請求)，這是為了避免在發(fā)生捕獲事件并清除計數(shù)器時，同時產生更新和捕獲中斷。　　當發(fā)生更新事件時，所有的寄存器都被更新，并且(根據URS位的設置)更新標志位(TIMx_SR寄存器中的UIF位)也被設置。

● 預分頻器的緩存器被置入預裝載寄存器的值(TIMx_PSC寄存器的值)。
● 當前的自動加載寄存器被更新為預裝載值(TIMx_ARR寄存器中的內容)。

注：自動裝載在計數(shù)器重載入之前被更新，因此下一個周期將是預期的值。

　　以下是一些當TIMx_ARR=0x36時，計數(shù)器在不同時鐘頻率下的操作例子。

　　　　　　　　　　　　圖10 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為1

　　　　　　　　　　　　圖11 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為2

　　　　　　　　　　　　圖12 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為4

　　　　　　　　　　　　圖13 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為N

　　　　　　　　　　圖14 計數(shù)器時序圖，當沒有使用重復計數(shù)器時的更新事件

3.2.3中央對齊模式(向上/向下計數(shù))

　　在中央對齊模式，計數(shù)器從0開始計數(shù)到自動加載的值(TIMx_ARR寄存器)?1 ，產生一個計數(shù)器溢出事件，然后向下計數(shù)到1 并且產生一個計數(shù)器下溢事件；然后再從0開始重新計數(shù)。
　　在這個模式，不能寫入TIMx_CR1 中的DIR方向位。它由硬件更新并指示當前的計數(shù)方向。可以在每次計數(shù)上溢和每次計數(shù)下溢時產生更新事件；也可以通過(軟件或者使用從模式控制器)設置TIMx_EGR寄存器中的UG位產生更新事件。然后，計數(shù)器重新從0開始計數(shù)，預分頻器也重新從0開始計數(shù)。
　　設置TIMx_CR1 寄存器中的UDIS位可以禁止UEV事件。這樣可以避免在向預裝載寄存器中寫入新值時更新影子寄存器。因此UDIS位被清為’0’之前不會產生更新事件。然而，計數(shù)器仍會根據當前自動重加載的值，繼續(xù)向上或向下計數(shù)。
　　此外，如果設置了 TIMx_CR1 寄存器中的URS位(選擇更新請求) ，設置UG位將產生一個更新事件UEV但不設置UIF標志(因此不產生中斷和DMA請求)，這是為了避免在發(fā)生捕獲事件并清除計數(shù)器時，同時產生更新和捕獲中斷。
　　當發(fā)生更新事件時，所有的寄存器都被更新，并且(根據URS位的設置)更新標志位(TIMx_SR寄存器中的UIF位)也被設置。

● 預分頻器的緩存器被加載為預裝載(TIMx_PSC寄存器)的值。
● 當前的自動加載寄存器被更新為預裝載值(TIMx_ARR寄存器中的內容)。

注：如果因為計數(shù)器溢出而產生更新，自動重裝載將在計數(shù)器重載入之前被更新，因此下一個周期將是預期的值(計數(shù)器被裝載為新的值)。

　　以下是一些計數(shù)器在不同時鐘頻率下的操作的例子：

　　　　　　　　圖15 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為1 ， TIMx_ARR=0x6

　　　　　　　　　　　　　圖16 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為2

　　　　　　　　圖17 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為4， TIMx_ARR=0x36

　　　　　　　　　　　　　　圖18 計數(shù)器時序圖，內部時鐘分頻因子為N

圖19 計數(shù)器時序圖， ARPE=1 時的更新事