stm32高级定时器例子—stm32 PWM互补输出

定时器初始化结构体

TIM_TimeBaseInitTypeDef

时基结构体,用于定时器基础参数设置,与TIM_TimeBaseInit函数配合使用,完成配置。

typedef struct
{ 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计                         数时钟CK_CNT,它设定PSC寄存器的值。
                      计数器时钟频率 (fCK_CNT) 等于
                      fCK_PSC/(PSC[15:0]+1),可实现1至65536分频。*/ 
    
  TIM_CounterMode        /*定时器计数方式,可设置为
                         向上计数、向下计数、中心对齐*/	
    
  TIM_Period             /*定时器周期,设定自动重载寄存器ARR的值
                         可设置范围为0至65535*/   
    
  TIM_ClockDivision      /*时钟分频,设置定时器时钟CK_INT频率与死区发生器
                           以及数字滤波器采样时钟频率分频比。
                           可以选择 1、2、4 分频。*/    
    
  TIM_RepetitionCounter  /*重复计数器,只有 8 位,只存在于高级定时器*/  
}TIM_TimeBaseInitTypeDef;

TIM_OCInitTypeDef

输出比较结构体,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。

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;        /*比较输出模式选择,共有八种。
                                常用的为 PWM1/PWM2。
                                设定CCMRx寄存器OCxM[2:0]位的值*/

  uint16_t TIM_OutputState;   /*比较输出使能,决定最终的输出比较信号OCx是否
                                通过外部引脚输出。
                                设定TIMx_CCER寄存器CCxE/CCxNE位的值。*/

  uint16_t TIM_OutputNState;  /*比较互补输出使能,决定OCx的互补信号OCxN
                                是否通过外部引脚输出。
                                设定CCER寄存器CCxNE位的值*/

  uint16_t TIM_Pulse;         /*比较输出脉冲宽度,设定比较寄存器CCR的值,
                                决定脉冲宽度。可设置范围为0至65535。*/

  uint16_t TIM_OCPolarity;  /*比较输出极性,
                              可选OCx为高电平有效或低电平有效。
                              决定定时器通道有效电平。
                              设定CCER寄存器的CCxP位的值*/

  uint16_t TIM_OCNPolarity;  /*比较互补输出极性,
                               可选OCxN为高电平有效或低电平有效。
                               设定TIMx_CCER寄存器的CCxNP位的值。*/

  uint16_t TIM_OCIdleState;   /*空闲状态时,通道输出电平设置,
                                可选输出1或输出0,
                                即在空闲状态(BDTR_MOE位为0)时,
                                经过死区时间后定时器通道输出高电平或低电平。
                                设定CR2寄存器的OISx位的值*/

  uint16_t TIM_OCNIdleState;  /*空闲状态时互补通道输出电平设置,
                                可选输出1或输出0,
                                即在空闲状态(BDTR_MOE位为0)时,
                                经过死区时间后定时器互补通道
                                输出高电平或低电平,
                                设定值必须与TIM_OCIdleState相反。
                                设定CR2寄存器的OISxN位的值。*/
} TIM_OCInitTypeDef;

TIM_ICInitTypeDef

输入捕获结构体,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,与TIM_PWMIConfig函数配合使用,完成定时器输入通道初始化配置。

typedef struct
{

  uint16_t TIM_Channel;     /*捕获通道ICx选择,
                              可选TIM_Channel_1、2、3、4四个通道。
                              设定CCMRx寄存器CCxS位的值*/

  uint16_t TIM_ICPolarity;  /*输入捕获边沿触发选择,
                              可选上升沿触发、下降沿触发、边沿跳变触发。
                              设定CCER寄存器CCxP位和CCxNP位的值。*/ 

  uint16_t TIM_ICSelection;  /*输入通道选择,
                               捕获通道ICx的信号可来自三个输入通道,
                               分别为TIM_ICSelection_DirectTI、
                                    TIM_ICSelection_IndirectTI
                                    TIM_ICSelection_TRC
                               普通的输入捕获,4个通道都可以使用,
                               PWM输入,只能使用通道1和通道2。
                               设定CCRMx寄存器的CCxS[1:0]位的值*/

  uint16_t TIM_ICPrescaler;  /*输入捕获通道预分频器,
                               可设置1、2、4、8分频,
                               设定CCMRx寄存器的ICxPSC[1:0]位的值。
                               如果需捕获输入信号的每个有效边沿,
                               则设置1分频。*/

  uint16_t TIM_ICFilter;    /*输入捕获滤波器设置,
                              可设置0x0至0x0F。
                              设定CCMRx寄存器ICxF[3:0]位的值。
                              一般不使用滤波器,设置为0*/
} TIM_ICInitTypeDef;

关于捕获通道ICx的信号可来自三个输入通道:

stm32cubemx 互补pwm 的极性 stm32输出互补pwm_寄存器

TIM_BDTRInitTypeDef

断路和死区结构体,用于断路和死区参数的设置,高级定时器专用。

用于配置断路时,通道输出状态、死区时间。

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寄存器。

typedef struct
{

  uint16_t TIM_OSSRState;      /*运行模式下的关闭状态选择,
                                 设定BDTR寄存器OSSR位的值*/

  uint16_t TIM_OSSIState;      /*空闲模式下的关闭状态选择,
                                 设定BDTR寄存器OSSI位的值。*/ 

  uint16_t TIM_LOCKLevel;     /*锁定级别配置, 
                                设定BDTR寄存器LOCK[1:0]位的值*/  

  uint16_t TIM_DeadTime;      /*配置死区发生器,定义死区持续时间,
                                可选设置范围为0x0至0xFF。
                                设定BDTR寄存器DTG[7:0]位的值*/   

  uint16_t TIM_Break;         /*断路输入功能选择,
                                可选使能或禁止。
                                设定BDTR寄存器BKE位的值*/   

  uint16_t TIM_BreakPolarity;  /*断路输入通道BRK极性选择,
                                 可选高电平有效或低电平有效。
                                 设定BDTR寄存器BKP位的值。*/  

  uint16_t TIM_AutomaticOutput;  /*自动输出使能,可选使能或禁止,
                                   设定BDTR寄存器AOE位的值。*/
} TIM_BDTRInitTypeDef;

PWM 互补输出

在主输出通道输出波形,在互补通道输出与主通道互补的的波形,添加断路和死区功能。

使用高级定时器TIM1的通道1及其互补通道作为本实验的波形输出通道。对应PA8和PB13。

将示波器的两个输入通道分别与PA8和PB13引脚连接,共地,观察波形。

增加断路功能,用到TIM1_BKIN引脚。对应PB12引脚。

设置该引脚为高电平有效,BKIN引脚置高电平时,两路互补的PWM输出就被停止,像是刹车一样。

Main函数,调用ADVANCE_TIM_Init()函数。

该函数调用ADVANCE_TIM_GPIO_Config()和ADVANCE_TIM_Mode_Config()进行定时器GPIO引脚和工作模式的初始化。

相应的GPIO引脚上可以检测到互补输出的PWM信号,而且带死区时间。

程序运行的过程中,如果BKIN引脚被拉高,PWM输出会被禁止,像是断路或者刹车。

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_AdvanceTim.h"  

/**
  * @brief  主函数
  * @param  无  
  * @retval 无
  */
int main(void)
{	
	/* 高级定时器初始化 */
	ADVANCE_TIM_Init();
	
  while(1)
  {      
  }
}

修改PWM的周期和占空比,只需修改下面的ADVANCE_TIM_PERIOD、ADVANCE_TIM_PSC和ADVANCE_TIM_PULSE这三个宏即可。具体原因,看之前写的文章—高级定时器里面的PWM输出模式。

TIM_CLK等于72MHZ,ARR是自动重装载寄存器的值,对应ADVANCE_TIM_PERIOD;PSC是计数器时钟的分频因子,对应ADVANCE_TIM_PSC。

PWM信号的频率:F = TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}


计数器时钟CK_CNT:

定时器时钟经过PSC预分频器后,即CK_CNT,用来驱动计数器计数。

PSC是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。CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。


ARR=8,CCR=4,CNT从0开始计数。

当CNT<CCR,OCxREF为有效的高电平,同时,比较中断寄存器CCxIF置位。

CCR<=CNT<=ARR,OCxREF为无效的低电平。


计数器在CK_CNT的驱动下,计一个数的时间,1/(TIMxCLK/(PSC+1))=1/(CK_CNT)=(PSC+1)/TIMxCLK

计一个数的时间乘上一个波形的计数次数(ARR+1),就是整个波形的所需时间。

时间取倒数就是PWM信号的频率。

由此可知F = TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}的含义。


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) * (1/CLK_cnt) = (ARR+1)*(PSC+1) / 72M
占空比P=CCR/(ARR+1)
#ifndef __BSP_ADVANCETIME_H
#define __BSP_ADVANCETIME_H


#include "stm32f10x.h"


/************高级定时器TIM参数定义,只限TIM1和TIM8************/
// 当使用不同的定时器的时候,对应的GPIO是不一样的,这点要注意
// 这里我们使用高级控制定时器TIM1

#define            ADVANCE_TIM                   TIM1
#define            ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd
#define            ADVANCE_TIM_CLK               RCC_APB2Periph_TIM1
// PWM 信号的频率 F = TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}
#define            ADVANCE_TIM_PERIOD            (8-1)
#define            ADVANCE_TIM_PSC               (9-1)
#define            ADVANCE_TIM_PULSE             4

#define            ADVANCE_TIM_IRQ               TIM1_UP_IRQn
#define            ADVANCE_TIM_IRQHandler        TIM1_UP_IRQHandler

// TIM1 输出比较通道
#define            ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOA
#define            ADVANCE_TIM_CH1_PORT          GPIOA
#define            ADVANCE_TIM_CH1_PIN           GPIO_Pin_8

// TIM1 输出比较通道的互补通道
#define            ADVANCE_TIM_CH1N_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOB
#define            ADVANCE_TIM_CH1N_PORT          GPIOB
#define            ADVANCE_TIM_CH1N_PIN           GPIO_Pin_13

// TIM1 输出比较通道的刹车通道
#define            ADVANCE_TIM_BKIN_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOB
#define            ADVANCE_TIM_BKIN_PORT          GPIOB
#define            ADVANCE_TIM_BKIN_PIN           GPIO_Pin_12

/**************************函数声明********************************/

void ADVANCE_TIM_Init(void);


#endif	/* __BSP_ADVANCETIME_H */
#include "bsp_AdvanceTim.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引脚默认先输出低电平
	GPIO_ResetBits(ADVANCE_TIM_BKIN_PORT,ADVANCE_TIM_BKIN_PIN);	
}


///*
// * 注意:TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体里面有5个成员,TIM6和TIM7的寄存器里面只有
// * TIM_Prescaler和TIM_Period,所以使用TIM6和TIM7的时候只需初始化这两个成员即可,
// * 另外三个成员是通用定时器和高级定时器才有.
// *-----------------------------------------------------------------------------
// *typedef struct
// *{ TIM_Prescaler            都有
// *	TIM_CounterMode			     TIMx,x[6,7]没有,其他都有
// *  TIM_Period               都有
// *  TIM_ClockDivision        TIMx,x[6,7]没有,其他都有
// *  TIM_RepetitionCounter    TIMx,x[1,8,15,16,17]才有
// *}TIM_TimeBaseInitTypeDef; 
// *-----------------------------------------------------------------------------
// */

/* ----------------   PWM信号 周期和占空比的计算--------------- */
// 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) * (1/CLK_cnt) = (ARR+1)*(PSC+1) / 72M
// 占空比P=CCR/(ARR+1)

static void ADVANCE_TIM_Mode_Config(void)
{
  // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M
	ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE);

/*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	// 自动重装载寄存器的值,累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=ADVANCE_TIM_PERIOD;	
	// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= ADVANCE_TIM_PSC;	
	// 时钟分频因子 ,配置死区时间时需要用到
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;		
	// 计数器计数模式,设置为向上计数
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;		
	// 重复计数器的值,没用到不用管
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;	
	// 初始化定时器
	TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);

	/*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/		
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	// 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);
	TIM_OC1PreloadConfig(ADVANCE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);

	/*-------------------刹车和死区结构体初始化-------------------*/
	// 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_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
  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()