stm32f103的11個定時器詳解

STM32F103系列的單片機一共有11個定時器，其中：

• 2個進階定時器
• 4個普通定時器
• 2個基本定時器
• 2個看門狗定時器

• 1個系統嘀嗒定時器

  除去看門狗定時器和系統滴答定時器的八個定時器清單：

  

  8個定時器分成3個組；
• TIM1和TIM8是進階定時器
• TIM2-TIM5是通用定時器

• TIM6和TIM7是基本的定時器

  這8個定時器都是16位的，它們的計數器的類型除了基本定時器TIM6和TIM7都支援向上，向下，向上/向下這3種計數模式

  計數器三種計數模式

• 向上計數模式：從0開始，計到arr預設值，産生溢出事件，傳回重新計時
• 向下計數模式：從arr預設值開始，計到0，産生溢出事件，傳回重新計時
• 中央對齊模式：從0開始向上計數，計到arr産生溢出事件，然後向下計數，計數到1以後，又産生溢出，然後再從0開始向上計數。（此種技術方法也可叫向上/向下計數）

基本定時器（TIM6，TIM7）的主要功能：

隻有最基本的定時功能，。基本定時器TIM6和TIM7各包含一個16位自動裝載計數器，由各自的可程式設計預分頻器驅動

通用定時器(TIM2~TIM5)的主要功能：

除了基本的定時器的功能外，還具有測量輸入信号的脈沖長度( 輸入捕獲) 或者産生輸出波形( 輸出比較和PWM)

進階定時器（TIM1，TIM8）的主要功能：

進階定時器不但具有基本，通用定時器的所有的功能，還具有控制交直流電動機所有的功能，你比如它可以輸出6路互補帶死區的信号，刹車功能等等

通用定時器的時鐘來源：

• a:内部時鐘(CK_INT)
• b:外部時鐘模式1：外部輸入腳(TIx)
• c:外部時鐘模式2：外部觸發輸入(ETR)
• d:内部觸發輸入(ITRx)：使用一個定時器作為另一個定時器的預分頻器

通用定時期内部時鐘的産生：

從截圖可以看到通用定時器（TIM2-7）的時鐘不是直接來自APB1，而是通過APB1的預分頻器以後才到達定時器子產品。

當APB1的預分頻器系數為1時，這個倍頻器就不起作用了，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率；

當APB1的預分頻系數為其它數值(即預分頻系數為2、4、8或16)時，這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1時鐘頻率的兩倍。

自動裝在寄存器arr值的計算：

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；

Tclk：TIM3的輸入時鐘頻率（機關為Mhz）。

Tout：TIM3溢出時間（機關為us）。

計時1S，輸入時鐘頻率為72MHz，加入PSC預分頻器的值為35999，那麼：

((1+psc )/72M)(1+arr )=((1+35999)/72M)(1+arr)=1秒

則可計算得出自動窗裝載寄存器arr=1999

通用定時器PWM工作原理

以PWM模式2，定時器3向上計數，有效電平是高電平，定時器3的第3個PWM通道為例：

定時器3的第3個PWM通道對應是PB0這引腳，三角頂點的值就是TIM3_ARR寄存器的值，上圖這條紅線的值就TIM3_CCR3

當定時器3的計數器（TIM3_CNT）剛開始計數的時候是小于捕獲/比較寄存器（TIM3_CCR3）的值，

此時PB0輸出低電平，随着計數器（TIM3_CNT）值慢慢的增加，

當計數器（TIM3_CNT）大于捕獲/比較寄存器（TIM3_CCR3）的值時，這時PB0電平就會翻轉，輸出高電平，計數器（TIM3_CNT）的值繼續增加，

當TIM3_CNT=TIM3_ARR的值時，TIM3_CNT重新回到0繼續計數，PB0電平翻轉，輸出低電平，此時一個完整的PWM信号就誕生了。

PWM輸出模式：

STM32的PWM輸出有兩種模式:

模式1和模式2，由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位确定的（“110”為模式1，“111”為模式2）。差別如下:

• 110：PWM模式1，在向上計數時，一旦TIMx_CNT

  在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。

• 111：PWM模式2－在向上計數時，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。

  由以上可知：

  模式1和模式2正好互補，互為相反，是以在運用起來差别也并不太大。而從計數模式上來看，PWM也和TIMx在作定時器時一樣，也有向上計數模式、向下計數模式和中心對齊模式

PWM的輸出管腳：

不同的TIMx輸出的引腳是不同（此處設計管腳重映射）

TIM3複用功能重映射：

注：重映射是為了PCB的設計友善。值得一提的是，其分為部分映射和全部映射

PWM輸出頻率的計算：

PWM輸出的是一個方波信号，信号的頻率是由TIMx的時鐘頻率和TIMx_ARR這個寄存器所決定的

輸出信号的占空比則是由TIMx_CRRx寄存器确：

占空比=(TIMx_CRRx/TIMx_ARR)*100%

PWM頻率的計算公式為：

其中

F就是PWM輸出的頻率，機關是：HZ;

ARR就是自動重裝載寄存器（TIMx_ARR）;

PSC 就是預分頻器(TIMx_PSC)；

72M就是系統的頻率；

STM32 進階定時器PWM的輸出

一路帶死區時間的互補PWM的波形圖

STM32F103VC這款單片機一共有2個進階定時器TIM1和TIM8

這2個進階定時器都可以同時産生3路互補帶死區時間的PWM信号和一路單獨的PWM信号，

具有刹車輸入功能，在緊急的情況下這個刹車功能可以切斷PWM信号的輸出

還具有支援針對定位的增量(正交)編碼器和霍爾傳感器電路

進階控制定時器(TIM1 和TIM8) 由一個16位的自動裝載計數器組成，它由一個可程式設計的預分頻器驅動

它适合多種用途，包含測量輸入信号的脈沖寬度( 輸入捕獲) ，或者産生輸出波形(輸出比較、PWM、嵌入死區時間的互補PWM等)。

使用定時器預分頻器和RCC時鐘控制預分頻器，可以實作脈沖寬度和波形周期從幾個微秒到幾個毫秒的調節。

進階控制定時器(TIM1 和TIM8) 和通用定時器(TIMx) 是完全獨立的，它們不共享任何資源

死區時間

H橋電路為避免由于關斷延遲效應造成上下橋臂直通，有必要設定死區時間

死區時間可有效地避免延遲效應所造成的一個橋臂未完全關斷，而另一橋臂又處于導通狀态，避免直通炸開關管。

死區時間越大，電路的工作也就越可靠，但會帶來輸出波形的失真以及降低輸出效率。

死區時間小，輸出波形要好一些，但是會降低系統的可靠性，一般這個死區時間設定為us級

元器件死區時間是不可以改變的，它主要是取決于元器件的制作工藝和材料！

原則上死區時間當然越小越好。設定死區時間的目的，其實說白了就是為了電路的安全。最佳的設定方法是：在保證安全的前提下，設定的死區時間越小越好。以不炸功率管、輸出不短路為目的。

STM32死區時間探究

設定寄存器：就是刹車和死區控制寄存器(TIMx_BDTR)

這個寄存器的第0—7位，這8個位就是用來設定死區時間的，使用如下：

以TIM1為例說明其頻率是如何産生的。

定時器1适中産生路線：

系統時鐘-> AHB預分頻 -> APB2預分頻 –> TIM1倍頻器–> 産生TIM1的時鐘系統

流程圖看可以看出，要想知道TIM1的時鐘，就的知道系統時鐘，AHB預分頻器的值，還有APB2預分頻器的值，隻要知道了這幾個值，即可算出TIM1的時鐘頻率？

這些值從何來，在“SystemInit()”這個時鐘的初始化函數中已經給我們答案了，在這個函數中設定的系統時鐘是72MZ，AHB預分頻器和APB2預分頻器值都是設定為1，由此可算出：TIM1時鐘頻率：

72MHZ了，TDTS=1/72MHZ=13.89ns

Tdtg死區時間步進值,它的值是定時器的周期乘以相應的數字得到的

下面看看官方給的公式如何使用，如下：

DTG[7:5]=0xx=>DT=DTG[6:0]×Tdtg，Tdtg=TDTS

首先由DTG[7:5]=0xx可以知道的是：DTG的第7位必須為0，剩餘的0~6這7位可配置死區時間，假如TIM1的時鐘為72M的話，那麼由公式Tdtg=TDTS可計算出：TDTS=1/72MHZ=13.89ns。

有了這個值，然後通過公式DT=DTG[6:0]×Tdtg即可計算出DT的值。

如果DTG的第0~6位均為0的話，DT=0

如果DTG的第0~6位均為1的話，DT=127*13.89ns=1764ns

如果TIM1的時鐘為72M的話，

公式1可設定的死區時間0~1764ns，也就是說：

如果你的項目需要輸出的PWM信号要求的死區時間是0——1764ns的時候你就可以用公式1

同樣可計算出4個公式的死去區間，如下：

公式1：DT=0~1764ns

公式2：DT=1777.9ns~3528.88ns

公式3：DT=3555.84ns~7000.56ns

公式4：DT=7111.68ns~14001.12ns

如何設定死區時間：

假如我們設計了一個項目要求輸出的PWM信号中加入一個3us的死區時間因為3us這個值在第二個公式決定的死區範圍之内是以選擇第二個公式。3000/(13.89*2)=108,

是以DTG[5:0]=108-64=44

是以DTG=127+44+32=203=0XCB，TIM1->BDTR|=0Xcb

這裡為什麼要在加上一個32那？在公式2中DTG的第5位是一個X,也就是說這一位可以設定為高電平，也可以設定為低電平，在這裡我們将這一位設定為了高電平，所有要在加上一個32.如此而已！