STM32_6（TIM）

TIM定時器（第一部分）

TIM（Timer）定時器
定時器可以對輸入的時鐘進行計數，并在計數值達到設定值時觸發中斷
16位計數器、預分頻器、自動重裝寄存器的時基單元，在72MHz計數時鐘下可以實現最大59.65s的定時
不僅具備基本的定時中斷功能，而且還包含內外時鐘源選擇、輸入捕獲、輸出比較、編碼器接口、主從觸發模式等多種功能
根據復雜度和應用場景分為了高級定時器、通用定時器、基本定時器三種類型

定時器類型

STM32F103C8T6定時器資源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4

定時器結構圖

基本定時器

　　內部時鐘一般為72Mhz，預分頻器就是把時鐘頻率分頻，最高可以65536，比如預分配器是2，那么時鐘頻率為24Mhz，計時器等于自動重裝載寄存器的時候，就是計時時間到了，那它就會產生中斷信號，并且清零計數器，計數器自動開始下一次的計數計時。

有黑色陰影的就是帶有影子寄存器的緩沖機制。

通用定時器

　　先初始化TIM3，然后使用主模式把它的更新事件映射到TRGO上，接著再初始化TIM2，這里選擇ITR2，對應的就是TIM3的TRGO，然后后面再選擇時鐘為外部時鐘模式1，這樣TIM3的更新事件就可以驅動TIM2的時基單元，也就實現了定時器的級聯。

高級定時器

原本的通用定時器最高時間為59秒多，現在有了重復計數計數器后，就還需要再乘65536，提升了定時時間。

右邊的輸出引腳，由原來的一個變為了兩個互補的輸出，可以輸出一對互補的PWM波，這些電路為了驅動三相無刷電機。

DTG寄存器就是高級定時器對輸出比較模塊的升級。

DTG（Dead Time Generate）死區生成電路：在開關切換的瞬間，由于器件的不理想，造成短暫的直通現象，所以才加入DTG，在開關切換的瞬間，產生一定時長的死區，讓橋臂的上下管全部關斷，防止直通現象。

定時中斷基本結構

預分頻器時序

計數器計數頻率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)

?

計數器時序

計數器溢出頻率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)

??????????????????? 把計數頻率帶入得?? = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

計時器有/無預裝時序

?ARPE就是控制有/無預裝，0代表沒有，1代表有

RCC時鐘樹

　　時鐘樹，STM32中用來產生和配置時鐘，并且把配置好的時鐘發送到各個外設的系統，時鐘是所有外設運行的基礎。

輸出比較簡介（第二部分）

OC（Output Compare）輸出比較
輸出比較可以通過比較CNT與CCR寄存器值的關系，來對輸出電平進行置1、置0或翻轉的操作，用于輸出一定頻率和占空比的PWM波形
每個高級定時器和通用定時器都擁有4個輸出比較通道
高級定時器的前3個通道額外擁有死區生成和互補輸出的功能

?CCR（捕獲比較寄存器）

PWM

PWM（Pulse Width Modulation）脈沖寬度調制
在具有慣性的系統中，可以通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要的模擬參量，常應用于電機控速等領域
PWM參數：頻率 = 1 / TS??????????? 占空比 = TON / TS?????????? 分辨率 = 占空比變化步距

輸出比較通道

通用

高級

?OC1和OC1N是兩個互補的輸出端口，分別控制上管和下管的導通和關閉。

輸出比較模式

PWM基本結構

參數計算

PWM頻率：?? ???? Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
PWM占空比：?? ?Duty = CCR / (ARR + 1)
PWM分辨率：?? ?Reso = 1 / (ARR + 1)

舵機簡介

舵機是一種根據輸入PWM信號占空比來控制輸出角度的裝置
輸入PWM信號要求：周期為20ms，高電平寬度為0.5ms~2.5ms

直流電機及驅動簡介

直流電機是一種將電能轉換為機械能的裝置，有兩個電極，當電極正接時，電機正轉，當電極反接時，電機反轉
直流電機屬于大功率器件，GPIO口無法直接驅動，需要配合電機驅動電路來操作
TB6612是一款雙路H橋型的直流電機驅動芯片，可以驅動兩個直流電機并且控制其轉速和方向

硬件驅動電路

輸入捕獲簡介（第三部分）

IC（Input Capture）輸入捕獲
輸入捕獲模式下，當通道輸入引腳出現指定電平跳變時，當前CNT的值將被鎖存到CCR中，可用于測量PWM波形的頻率、占空比、脈沖間隔、電平持續時間等參數
每個高級定時器和通用定時器都擁有4個輸入捕獲通道
可配置為PWMI模式，同時測量頻率和占空比
可配合主從觸發模式，實現硬件全自動測量
對于輸入捕獲和輸出比較寄存器，只能使用其中一個，不能同時使用

頻率測量

測頻法適合測量高頻信號、測周法適合測量低頻信號

主從觸發模式

主模式可以將定時器內部的信號，映射到TRGO引腳，用于觸發別的外設。

從模式是接收其他外設或者自身外設的一些信號，用于控制自身定時器的運行，也就是被別的信號控制。

觸發源選擇指定的一個信號得到TRGI，TRGI去觸發從模式，從模式可以選擇一項操作來自動執行。

輸入捕獲基本結構

?輸入捕獲一般來捕獲頻率。

PWMI基本結構

TI1FP1配置上升沿觸發，觸發捕獲和清零CNT，正常捕獲周期，然后再把TI1FP2配置為下降沿觸發，通過交叉通道，去觸發通道2的捕獲單元。

PWMI一般來捕獲頻率和占空比。

TIM編碼器接口（第四部分）

Encoder Interface 編碼器接口
編碼器接口可接收增量（正交）編碼器的信號，根據編碼器旋轉產生的正交信號脈沖，自動控制CNT自增或自減，從而指示編碼器的位置、旋轉方向和旋轉速度
每個高級定時器和通用定時器都擁有1個編碼器接口
兩個輸入引腳借用了輸入捕獲的通道1和通道2

編碼器測速一般應用在電機控制的項目上，使用PWM驅動電機，再使用編碼器測量電機的速度，然后再用PID算法進行閉環控制。

一個編碼器有兩個輸出，一個是A相，一個是B相，然后接入到STM32，定時器的編碼器接口，編碼器接口自動控制定時器時基單元中的CNT計數器進行自增或自減，比如初始化后，CNT初始化為0，然后編碼器右轉，CNT++，右轉產生一個脈沖，CNT就加一次，比如右轉產生10個脈沖后，停下來，那么這個過程CNT就由0自增到10，比如編碼器再左轉產生5個脈沖，CNT就會在原本的10的基礎上自減5。

正交編碼器

編碼器接口基本結構

工作模式

正轉的狀態都向上計數，反轉的狀態都向下計數。

一般情況下用第三種工作模式。

舉例（均不反向）

第一個狀態，TI1上升沿，TI2低電平，查詢上面表，上升沿并且低電平，就是向上計數，這就是正轉。

毛刺展示的就是正交編碼器抗噪聲原理，TI2沒有變化，但是TI1連續跳變，這不符合正交編碼器的信號規律，正常情況下是兩個輸出交替變化。所以出現了一個引腳不變，另一個引腳連續跳變多次的毛刺信號，計數器就會加減加減來回擺動，實現了抗噪聲。

舉例（TI1反向）

如果使用TIM_ICPolarity_Rising，那么就是均不反向；如果使用TIM_ICPolarity_Falling，那么就是反向。

這里的舉例是TI1反向，可以根據極性來選擇反不反向。

比如我原本想要正速度，但是是負速度，就可以選擇這個反向，也可以交換兩個引腳，交換極性。

代碼部分

定時器中斷配置代碼部分

#include "Timer.h"extern uint16_t Num;void Timer_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);            // 1.時鐘使能TIM_InternalClockConfig(TIM2);                                  // 2.選擇時鐘模式// TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x0F);			// 配置外部時鐘2TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitSturcture;              // 3.TIM初始化TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_Period = 10000 - 1;TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_Prescaler = 7200 - 1;             // 計算公式: 72Mz/(PSC+1)/(ARR+1)TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitSturcture);              TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);                           // 手動更新中斷標志位清除（因為單片機一上電就會中斷，先清楚標志位）TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);                      // 4.配置時鐘中斷NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                 // 5.設置NVIC優先級分組NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                            // 6.配置NVICNVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                                          // 7.使能TIM2
}/* TIM2中斷函數（用戶自定函數） */
void TIM2_IRQHandler(void)											
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)				// 檢查TIM2中斷是否發生{Num++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);					// 清楚TIM2中斷標志位}
}

PWM配置代碼部分

#include "Bsp_PWM.h"void PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);            // 1.TIM2時鐘使能RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);           // 2.GPIOA時鐘使能// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			// 重映射設置// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);        // 重新映射TIM2// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);     // 如果需要使用重映射，但它是一個調試接口，則需要同時編寫這兩個接口。GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                            // 3.配置GPIOGPIO_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);                          TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;              // 4.配置TIMTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;                 // ARR值（重裝載值）    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;              // PSC（預分頻系數）TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;                          // 5.TIM輸出比較通道初始化TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         // 結構指定初始值TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 90;                             // CCR（捕獲/比較寄存器）TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                                          // 6.TIM2使能}void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);									// 設置TIM2 Capture Compare1寄存器值
}

輸入捕獲配置代碼部分

#include "IC.h"void IC_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);               // 1.開啟時鐘RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                // 2.GPIO配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_InternalClockConfig(TIM3);                                      // 3.選擇時鐘模式TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;                  // 4.時基單元配置TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;                              // 5.輸入捕獲配置TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);                        // 6.觸發源選擇TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);                     // 7.配置從模式TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                              // 8.開啟TIM3時鐘
}uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);						// fx = fc / N   			fc=72M/(PSC+1)=1M		N（讀取CCR的值）
}uint32_t IC_GetDuty(void)
{return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		// Duty = CCR2 / CCR1  因為要顯示整數，乘100。返回的值范圍為0~100，對應占空比為0%~100%
}

編碼器配置代碼部分

#include "Bsp_EncoderSpeed.h"void EncoderSpeed_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);							// 1.開啟GPIOA時鐘RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);							// 2.開啟TIM3時鐘GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;											// 3.GPIO配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;									// 上拉輸入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_InternalClockConfig(TIM3);													// 4.時鐘模式選擇（這里選擇內部時鐘）TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;								// 5.TIM0配置TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;						// 分頻系數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;					// 計數模式TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;							// 重復計數次數（當設為1時，需要進入2次中斷，中斷代碼才生效）TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;											// 6.輸入捕獲配置TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;								// TIM頻道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;											// 輸入捕獲濾波器TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);   // 7.編碼器配置庫函數TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);															// 8.使能TIM3		}/* 獲得編碼器速度 */
int16_t Encoder_GetSpeed(void)
{int16_t Temp;Temp = TIM_GetCounter(TIM3);TIM_SetCounter(TIM3, 0);return Temp;
}/* 獲得編碼器的CNT */
int16_t Encoder_GetCNT(void)
{return TIM_GetCounter(TIM3);
}

不知道為什么我注釋代碼在VS code里面時排列整齊，到這就不整齊了，逼死強迫癥患者。