STM32定時器：捕獲功能的輸入輸出對比

明確一點對比AD的構(gòu)造，stm32有3個AD，每個AD有很多通道，使用哪個通道就配置成哪個通道，這里定時器也如此，有很多定時器TIMx，每個定時器有很多CHx（通道），可以配置為輸入捕捉-------測量頻率用，也可以配置為輸出比較--------輸出PWM使用

輸入捕捉：可以用來捕獲外部事件，并為其賦予時間標記以說明此事件的發(fā)生時刻。

外部事件發(fā)生的觸發(fā)信號由單片機中對應的引腳輸入（具體可以參考單片機的datasheet），也可以通過模擬比較器單元來實現(xiàn)。

時間標記可用來計算頻率，占空比及信號的其他特征，以及為事件創(chuàng)建日志，主要是用來測量外部信號的頻率。

輸出比較：定時器中計數(shù)寄存器在初始化完后會自動的計數(shù)。從bottom計數(shù)到top。并且有不同的工作模式。

另外還有個比較寄存器。一旦計數(shù)寄存器在從bottom到top計數(shù)過程中與比較寄存器匹配則會產(chǎn)生比較中斷（比較中斷使能的情況下）。

然后根據(jù)不同的工作模式計數(shù)寄存器將清零或者計數(shù)到top值。

1、朋友，可以解釋一下輸入捕獲的工作原理不？

很簡單，當你設(shè)置的捕獲開始的時候，cpu會將計數(shù)寄存器的值復制到捕獲比較寄存器中并開始計數(shù)，當再次捕捉到電平變化時，這是計數(shù)寄存器中的值減去剛才復制的值就是這段電平的持續(xù)時間，你可以設(shè)置上升沿捕獲、下降沿捕獲、或者上升沿下降沿都捕獲。它沒多大用處，最常用來測頻率。

計數(shù)寄存器的初值，是自己寫進去的嗎？

是的，不過默認不要寫入

我如果捕獲上升沿，兩個值相減，代表的時兩個上升沿中間那段電平的時間。對不？

是的

timer1有五個通道（對應五個IO引腳），在同一時刻，只能捕獲一個引腳的值，對不？

那是肯定的，通道很像ADC通道，是可以進行切換的。

那輸出比較的原理你可以幫我介紹一下不？

這里有兩個單元：一個計數(shù)器單元和一個比較單元，比較單元就是個雙緩沖寄存器，比較單元的值是可以根據(jù)不同的模式設(shè)置的，與此同時，計數(shù)器在不停的計數(shù)，并不停的與比較寄存器中的值進行比較，當計數(shù)器的值與比較寄存器的值相等的時候一個比較匹配就發(fā)生了，根據(jù)自己的設(shè)置，匹配了是io電平取反、變低、還是變高，就會產(chǎn)生不同的波形了。

比較單元的值是人為設(shè)進去的吧？

是的，但是他要根據(jù)你的控制寄存器的配置，來初始化你的比較匹配寄存器。

上面這個總看不懂，好像不不止你說的那幾種情況：“匹配了是io電平取反、變低、還是變高，就會產(chǎn)生不同的波形了”

就是比較匹配了你要IO電平怎么辦？是清0還是置1？還是怎么樣？這樣才能產(chǎn)生波形啊 要不然你要比較單元有什么用呢？

設(shè)置輸出就是置1，清除輸出就是置0，切換輸出就是將原來的電平取反，對不？

是的 你理解的很快

011：計數(shù)器向上計數(shù)達到最大值時將引腳置1，達到0時，引腳電平置0，，對不？

恩

定時器1的輸出比較模式怎么用。利用這個功能輸出一個1KHZ，占空比為10%的程序怎么寫?。壳蟾呷酥更c

1、陪定時器1的功能為特殊功能，不是普通IO 在PERCFG這里

2、P1SEL引腳選擇

3、P1DIR設(shè)為輸出

4、T3CC0設(shè)置周期

5、T3CC1設(shè)置占空比

6、T3CCTL0 設(shè)置通道0

7、T3CCTL1 設(shè)置通道1

8、T3CTL設(shè)為模模式

9、用T3CTL打開即可

************以下是用定時器做頻率源，用定時器測量該頻率的應用程序?。?！***********

調(diào)試STM32的定時器好幾天了，也算是對STM32的定時器有了點清楚的認識了。我需要測量4路信號的頻率然后通過DMA將信號的頻率傳輸?shù)酱鎯ζ鲄^(qū)域，手冊說的很明白每個定時器有4個獨立通道。然后我就想能不能將這4路信號都連接到一個定時器的4個通道上去。理論上應該是行的通的。剛開始俺使用的是TIM2的123通道，TIM4的2通道來進行頻率的測量。由于沒有頻率發(fā)生器，所以我用tim3作為信號源，用TIM2，TIM4來進行測量就ok了（剛好4個通道了）。

請看一開始的程序，以TIM2的1，3通道為例子（2通道設(shè)置方法一樣）：

TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode =TIM_ICMode_ICAP; //配置為輸入捕獲模式

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_1; //選擇通道1

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising; //輸入上升沿捕獲

TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI; //通道方向選擇

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1; //每次檢測到捕獲輸入就觸發(fā)一次捕獲

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter =0x0; //濾波

TIM_ICInit（TIM2， &TIM_ICInitStructure）; //TIM2通道1配置完畢

TIM_ICInitStructure.TIM_ICMode = TIM_ICMode_ICAP; //配置為輸入捕獲模式

TIM_ICInitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_3; //選擇通道3

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising; //輸入上升沿捕獲

TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI; //

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1; //每次檢測到捕獲輸入就觸發(fā)一次捕獲

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; //濾波

TIM_ICInit（TIM2， &TIM_ICInitStructure）; //TIM2通道3配置完畢

以上是輸入捕獲配置

還需要做的工作就是（參考stm32參考手冊的TIM的結(jié)構(gòu)框圖）：

TIM_SelectInputTrigger（TIM2，TIM_TS_TI1FP1）; //參考TIM結(jié)構(gòu)圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發(fā)源，觸發(fā)下面程序的復位

TIM_SelectSlaveMode（TIM2，TIM_SlaveMode_Reset）; //復位模式-選中的觸發(fā)輸入（TRGI）的上升沿初始化計數(shù)器，并且產(chǎn)生一個更新線號

TIM_SelectMasterSlaveMode（TIM2，TIM_MasterSlaveMode_Enable）;

//主從模式選擇

這樣我們就可以很輕松的就得到了連接在TIM2的通道1上的信號的頻率，但是3通道的頻率的值永遠都是跳動的不準，測試了半天也沒有找到根本原因，請看TIM的結(jié)構(gòu)框圖的一部分

紅色箭頭所指，這才找到原因，觸發(fā)的信號源只有這四種，而通道3上的計數(shù)器的值不可能在接受到信號的上升沿時候，有復位這個動作，找到原因了。這就是3通道上的數(shù)據(jù)不停跳動的原因，要想得到信號的頻率也是有辦法的，可以取連續(xù)兩次捕捉的值之差，這個值就是信號的周期，自己根據(jù)實際情況去算頻率吧。

有以上可以得到：

stm32的TIM2的四個通道可以同時配置成輸入捕捉模式，但是計算CH3，CH4信號的頻率步驟有點繁瑣（取前后捕捉的差值），但是他的CH1，和CH2可以輕松得到：

通道1

TIM_SelectInputTrigger（TIM2，TIM_TS_TI1FP1）; //參考TIM結(jié)構(gòu)圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發(fā)源，觸發(fā)下面程序的復位

TIM_SelectSlaveMode（TIM2，TIM_SlaveMode_Reset）; //復位模式-選中的觸發(fā)輸入（TRGI）的上升沿初始化計數(shù)器，并且產(chǎn)生一個更新線號

TIMx-》CRR1的值即為信號的周期

通道2：

TIM_SelectInputTrigger（TIM2，TIM_TS_TI2FP2）; //參考TIM結(jié)構(gòu)圖選擇濾波后的TI1輸入作為觸發(fā)源，觸發(fā)下面程序的復位

TIM_SelectSlaveMode（TIM2，TIM_SlaveMode_Reset）; //復位模式-選中的觸發(fā)輸入（TRGI）的上升沿初始化計數(shù)器，并且產(chǎn)生一個更新線號

TIMx-》CRR2的值即為信號的周期

STM32的定時器外設(shè)功能強大得超出了想像力，STM32一共有8個都為16位的定時器。其中TIM6、TIM7是基本定時器；TIM2、TIM3、TIM4、TIM5是通用定時器；TIM1和TIM8是高級定時器。這些定時器使STM32具有定時、信號的頻率測量、信號的PWM測量、PWM輸出、三相6步電機控制及編碼器接口等功能，都是專門為工控領(lǐng)域量身訂做的。

基本定時器：具備最基本的定時功能，下面是它的結(jié)構(gòu)：

我們來看看它的啟動代碼：

void TIM2_Configuration（void）

{ 基本定時器TIM2的定時配置的結(jié)構(gòu)體（包含定時器配置的所有元素例如：TIM_Period= 計數(shù)值）

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

設(shè)置TIM2_CLK為72MHZ（即TIM2外設(shè)掛在APB1上，把它的時鐘打開。）

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM2 ，ENABLE）;

設(shè)置計數(shù)值位1000

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;

將TIM2_CLK為72MHZ除以72 = 1MHZ為定時器的計數(shù)頻率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71;

這個TIM_ClockDivision是設(shè)置時鐘分割，這里不分割還是1MHZ的計數(shù)頻率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

設(shè)置為向上計數(shù)模式；（計數(shù)模式有向上，向下，中央對齊1，中央對齊2，中央對齊3）

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

將配置好的設(shè)置放進stm32f10x-tim.c的庫文件中

TIM_TimeBaseInit（TIM2，&TIM_TimeBaseStructure）;

清除標志位

TIM_ClearFlag（TIM2，TIM_FLAG_Update）;

使能TIM2中斷

TIM_ITConfig（TIM2，TIM_IT_Update，ENABLE）;

使能TIM2外設(shè)

TIM_Cmd（TIM2，ENABLE）;

}

通用定時器：就比基本定時器復雜得多了。除了基本的定時，它主要用在測量輸入脈沖的頻率、脈沖寬與輸出PWM脈沖的場合，還具有編碼器的接口。

我們來詳細講解：如何生成PWM脈沖

通用定時器可以利用GPIO引腳進行脈沖輸出，在配置為比較輸出、PWM輸出功能時，捕獲/比較寄存器TIMx_CCR被用作比較功能，下面把它簡稱為比較寄存器。

這里直接舉例說明定時器的PWM輸出工作過程：若配置脈沖計數(shù)器TIMx_CNT為向上計數(shù)，而重載寄存器TIMx_ARR（相當于庫函數(shù)寫法的TIM_Period的值N）被配置為N，即TIMx_CNT的當前計數(shù)值數(shù)值X在TIMxCLK時鐘源的驅(qū)動下不斷累加，當TIMx_CNT的數(shù)值X大于N時，會重置TIMx_CNT數(shù)值為0重新計數(shù)。

而在TIMxCNT計數(shù)的同時，TIMxCNT的計數(shù)值X會與比較寄存器TIMx_CCR預先存儲了的數(shù)值A(chǔ)進行比較，當脈沖計數(shù)器TIMx_CNT的數(shù)值X小于比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)時，輸出高電平（或低電平），相反地，當脈沖計數(shù)器的數(shù)值X大于或等于比較寄存器的值A(chǔ)時，輸出低電平（或高電平）。

如此循環(huán)，得到的輸出脈沖周期就為重載寄存器TIMx_ARR存儲的數(shù)值（N+1）乘以觸發(fā)脈沖的時鐘周期，其脈沖寬度則為比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)乘以觸發(fā)脈沖的時鐘周期，即輸出PWM的占空比為A/（N+1）。

如果不想看的可以直接看我標注的紅色字體，就大體可以理解。

下面我們來編寫具體代碼和講解：

void TIM3_GPIO_Config（void）

{配置TIM3復用輸出PWM的IO

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

打開TIM3的時鐘

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3，ENABLE）;

打開GPIOA和GPIOB的時鐘

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOB， ENABLE）;

配置PA6.PA7的工作模式

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;

配置PB0.PB1的工作模式

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0 |GPIO_Pin_1;

GPIO_Init（GPIOB，&GPIO_InitStructure）;

}

void TIM3_Mode_Config（void）

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;//初始化TIM3的時間基數(shù)單位

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//初始化TIM3的外設(shè)

u16 CCR1_Val= 500;

u16 CCR2_Val= 375;

u16 CCR3_Val= 250;

u16 CCR4_Val= 125;//PWM信號電平跳變值（即計數(shù)到這個數(shù)值以后都是低電平之前都是高電平）

TIM3的時間基數(shù)單位設(shè)置（如計數(shù)終止值：999，從0開始；計數(shù)方式：向上計數(shù)）

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 999;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1 ;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit（TIM3，&TIM_TimeBaseStructure）;

TIM3的外設(shè)的設(shè)置

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM1; //TIM脈沖寬度調(diào)制模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;//這個暫時不知道，stm32固件庫里沒有搜到。應該是定時器輸出聲明使能的意思

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR1_Val;//設(shè)置了待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High; //TIM輸出比較極性高

TIM_OC1Init（TIM3，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC1PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;//使能或者失能TIMx在CCR1上的預裝載寄存器

下面3路PWM輸出和上面的一樣不再解說

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR2_Val;

TIM_OC2Init（TIM3，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC2PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR3_Val;

TIM_OC3Init（TIM3，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC3PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =CCR4_Val;

TIM_OC4Init（TIM3，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC4PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_ARRPreloadConfig（TIM3，ENABLE）; //使能TIM3重載寄存器ARR

TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）;//使能TIM3

}

下面是看看我們程序達到的4路PWM的效果：

可以看到明顯占空比不同的4路pwm波。

這一節(jié)終于講完，個人覺得敲一遍代碼學起來還是蠻容易懂的。希望看到的人也能搞懂。

最后補充一點pwm具體能干什么？ 特別是對廣大電子DIY愛好者的應用：

智能小車的電機控制：我們可以利用pwm來控制我們的智能小車的車速；

機器人：給“機器人關(guān)節(jié)”舵機周期一定（我以前玩過具體多少毫秒忘記了）pwm波就可以控制舵機的轉(zhuǎn)動角度了；

呼吸燈：輸入不同的pwm波就可以達到明暗漸明漸暗的效果。

還有別的應用大家一起發(fā)揮想象力給予補充。我們可以一起交流，希望大家支持。