STM32H7定时器TIM1-TIM17中断、PWM实现
- 高级定时器硬件框图
- 定时器模式
- 时基
- 输出PWM
- 定时器输入捕获
- TIM1-TIM17的中断配置
- TIM1-TIM17的PWM输出
STM32H7 支持的定时器有点多，要简单的区分下。STM32H7 支持 TIM1-TIM8，TIM12-TIM17 共14 个定时器，而中间的 TIM9，TIM10，TIM11 是不存在的，这点要注意。
高级定时器硬件框图
我们直接看最复杂的高级定时器 TIM1&TIM8 框图：
通过这个框图，我们可以得到如下信息：
TIMx_ETR 接口
外部触发输入接口。ETR 支持多种输入源：输入引脚（默认配置）、比较器输出和模拟看门狗。
截图左侧的 TIMx_CH1，TIMx_CH2，TIMx_CH3 和 TIMx_CH4 接口
这四个通道主要用于输入捕获，可以计算波形频率和脉宽。
TIMx_BKIN 和 TIMx_BKIN2 接口
断路功能，主要用于保护由 TIM1 和 TIM8 定时器产生的 PWM 信号所驱动的功率开关
TRGO 内部输出通道
主要用于定时器级联，ADC 和 DAC 的定时器触发。
6 组输出比较单元 OC1 到 OC6
OC1 到 OC4 有对应的输出引脚，而 OC5 和 OC6 没有对应的输出引脚，主要用于内部控制。
截图右侧的输出比较通道 TIMx_CH1，TIMx_CH1N，TIMx_CH2
TIMx_CH2N，TIMx_CH3，
TIMx_CH3N 和 TIMx_CH4
主要用于 PWM 输出，注意 CH1 到 CH3 有互补输出，而 CH4 没有互补输出。
定时器模式
时基
定时器要工作就需要一个基本时基单元，而基本的时基单元是由下面几个寄存器组成的：
预分频器寄存器 (TIMx_PSC)
用于设置定时器的分频，比如定时器的主频是 200MHz，通过此寄存器可以将其设置为 100MHz，
50MHz，25MHz 等分频值。
注：预分频器有个缓冲功能，可以让用户实时更改，新的预分频值将在下一个更新事件发生时被采用
（以递增计数模式为例，就是 CNT 计数值达到 ARR 自动重装寄存器的数值时会产生更新事件）。
计数器寄存器 (TIMx_CNT)
计数器是最基本的计数单元，计数值是建立在分频的基础上面，比如通过 TIMx_PSC 设置分频后的频
率为 100MHz，那么计数寄存器计一次数就是 10ns。
自动重载寄存器 (TIMx_ARR)
自动重装寄存器是 CNT 计数寄存器能达到的最大计数值，以递增计数模式为例，就是 CNT 计数器达
到 ARR 寄存器数值时，重新从 0 开始计数。
注，自动重载寄存器是预装载的。对自动重载寄存器执行写入或读取操作时会访问预装载寄存器。预
装载寄存器的内容既可以立即传送到影子寄存器（让设置立即起到效果的寄存器），也可以在每次发
生更新事件时传送到影子寄存器。简单的说就是让 ARR 寄存器的数值立即更新还是更新事件发送的
时候更新。
重复计数器寄存器 (TIMx_RCR)
以递增计数模式为例，当 CNT 计数器数值达到 ARR 自动重载数值时，重复计数器的数值加 1，重复
次数达到 TIMx_RCR+ 1 后就，将生成更新事件。
注，只有 TIM1，TIM8，TIM15，TIM16，TIM17 有此寄存器。
比如我们要配置定时器实现周期性的中断，主要使用这几个寄存器即可。
输出PWM
使用定时器时基单元的那几个寄存器仅仅能设置周期，还不能设置占空比。针对这个问题，还需要比
较捕获寄存 CCR 的参与，这样就可以设置占空比了。
为了方便大家理解，以 PWM 边沿对齐模式，递增计数配置为例：
当计数器 TIMx_CNT < 比较捕获寄存器 TIMx_CCRx 期间，PWM 参考信号 OCxREF 输出高电平。
当计数器 TIMx_CNT >= 比较捕获寄存器 TIMx_CCRx 期间，PWM 参考信号 OCxREF 输出低电平。
当比较捕获寄存器 TIMx_CCRx > 自动重载寄存器 TIMx_ARR，OCxREF 保持为 1。
当比较捕获寄存器 TIMx_CCRx = 0，则 OCxRef 保持为 0。
定时器输入捕获
与 PWM 一样，使用定时器实现输入捕获，仅靠时基单元的那几个寄存器是不行的，我们需要一个寄
存器来记录发生捕获时的具体时间，这个寄存器依然由比较捕获寄存器 TIMx_CCRx 来实现。
比如我们要测量一路方波的周期：
配置定时器为输入捕获模式，上升沿触发，设置分频，自动重装等寄存器，比如设置的 CNT 计数器计数 1 次是 1 微秒。
当有上升沿触发的时候，TIMx_CCRx 寄存器就会自动记录当前的 CNT 数值，然后用户就可以通过CC 中断，在中断复位程序里面保存当前的 TIMx_CCRx 寄存器数值。等下次再检测到上升沿触发，两次时间求差就可以得到方波的周期。
不过这里要特别注意一点，如果 CNT 发生溢出（比如 16 位定时器，计数到 65535 就溢出了）
就需要特别处理下，将 CNT 计数溢出考虑进来。
TIM1-TIM17的中断配置
/*
TIM¶¨Ê±ÖжϷþÎñ³ÌÐò·¶Àý£¬±ØÐëÇåÖжϱêÖ¾
void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
if((TIM6->SR & TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
{
TIM6->SR = ~ TIM_FLAG_UPDATE;
//Ìí¼ÓÓû§´úÂë
}
}
*/
void bsp_SetTIMforInt(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t _ulFreq, uint8_t _PreemptionPriority, uint8_t _SubPriority)
{
TIM_HandleTypeDef TimHandle = {0};
uint16_t usPeriod;
uint16_t usPrescaler;
uint32_t uiTIMxCLK;
/* ʹÄÜTIMʱÖÓ */
bsp_RCC_TIM_Enable(TIMx);
/*-----------------------------------------------------------------------
bsp.c ÎļþÖÐ void SystemClock_Config(void) º¯Êý¶ÔʱÖÓµÄÅäÖÃÈçÏÂ:
System Clock source = PLL (HSE)
SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock)
HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
AHB Prescaler = 2
D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz)
D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz)
D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz)
D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz)
因为 APB1 prescaler != 1, 所以 APB1 上的 TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz;
因为 APB2 prescaler != 1, 所以 APB2 上的 TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
APB4 上面的 TIMxCLK 没有分频，所以就是 100MHz;
APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1
APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17
APB4 定时器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5
----------------------------------------------------------------------- */
if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM15) || (TIMx == TIM16) || (TIMx == TIM17))
{
/* APB2 定时器时钟 = 200M */
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
}
else
{
/* APB1 定时器 = 200M */
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
}
if (_ulFreq < 100)
{
usPrescaler = 10000 - 1; /* 分频比 = 10000 */
usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */
}
else if (_ulFreq < 3000)
{
usPrescaler = 100 - 1; /* 分频比 = 100 */
usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */
98. }
}
else /* APB1 定时器 = 200M */
{
usPrescaler = 0; /* 分频比 = 1 */
usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */
}
/*
定时器中断更新周期
*/
TimHandle.Instance = TIMx;
TimHandle.Init.Prescaler = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period = usPeriod;
TimHandle.Init.ClockDivision = 0;
TimHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 使能定时器中断 */
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TimHandle, TIM_IT_UPDATE);
/* 配置 TIM 定时更新中断 (Update) */
{
uint8_t irq = 0;/* 中断号, 定义在 stm32h7xx.h */
if (TIMx == TIM1) irq = TIM1_UP_IRQn;
else if (TIMx == TIM2) irq = TIM2_IRQn;
else if (TIMx == TIM3) irq = TIM3_IRQn;
else if (TIMx == TIM4) irq = TIM4_IRQn;
else if (TIMx == TIM5) irq = TIM5_IRQn;
else if (TIMx == TIM6) irq = TIM6_DAC_IRQn;
else if (TIMx == TIM7) irq = TIM7_IRQn;
else if (TIMx == TIM8) irq = TIM8_UP_TIM13_IRQn;
else if (TIMx == TIM12) irq = TIM8_BRK_TIM12_IRQn;
else if (TIMx == TIM13) irq = TIM8_UP_TIM13_IRQn;
else if (TIMx == TIM14) irq = TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQn;
else if (TIMx == TIM15) irq = TIM15_IRQn;
else if (TIMx == TIM16) irq = TIM16_IRQn;
else if (TIMx == TIM17) irq = TIM17_IRQn;
else
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
HAL_NVIC_SetPriority((IRQn_Type)irq, _PreemptionPriority, _SubPriority);
HAL_NVIC_EnableIRQ((IRQn_Type)irq);
}
HAL_TIM_Base_Start(&TimHandle);
}
TIM1-TIM17的PWM输出
/*
2. ******************************************************************************************************
3. * 函 数 名: bsp_ConfigTimGpio
4. * 功能说明: 配置 GPIO 和 TIM 时钟， GPIO 连接到 TIM 输出通道
5. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK
6. * GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15
7. * TIMx : TIM1 - TIM17
8. * 返 回 值: 无
9. ******************************************************************************************************
10. */
void bsp_ConfigTimGpio(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX, TIM_TypeDef* TIMx)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx);
bsp_RCC_TIM_Enable(TIMx);
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = bsp_GetAFofTIM(TIMx);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX;
HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);
}
/*
2. ******************************************************************************************************
3. * 函 数 名: bsp_ConfigGpioOut
4. * 功能说明: 配置 GPIO 为推挽输出。主要用于 PWM 输出，占空比为 0 和 100 的情况。
5. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK
6. * GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15
7. * 返 回 值: 无
8. ******************************************************************************************************
9. */
void bsp_ConfigGpioOut(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx); /* ʹÄÜGPIOʱÖÓ */
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX;
HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);
}
/*
24. * 函 数 名: bsp_SetTIMOutPWM
25. * 功能说明: 设置引脚输出的 PWM 信号的频率和占空比. 当频率为 0，并且占空为 0 时，关闭定时器，GPIO 输出 0；
26. * 当频率为 0，占空比为 100%时，GPIO 输出 1.
27. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK
28. * GPIO_Pin : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15
29. * TIMx : TIM1 - TIM17
30. * _ucChannel：使用的定时器通道，范围 1 - 4
31. * _ulFreq : PWM 信号频率，单位 Hz (实际测试，可以输出 100MHz）. 0 表示禁止输出
32. * _ulDutyCycle : PWM 信号占空比，单位: 万分之一。如 5000，表示 50.00%的占空比
33. * 返 回 值: 无
34. ******************************************************************************************************
35. */
void bsp_SetTIMOutPWM(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, TIM_TypeDef* TIMx, uint8_t _ucChannel,
uint32_t _ulFreq, uint32_t _ulDutyCycle)
{
TIM_HandleTypeDef TimHandle = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
uint16_t usPeriod;
uint16_t usPrescaler;
uint32_t pulse;
uint32_t uiTIMxCLK;
const uint16_t TimChannel[6+1] = {0, TIM_CHANNEL_1, TIM_CHANNEL_2, TIM_CHANNEL_3, TIM_CHANNEL_4, TIM_CHANNEL_5, TIM_CHANNEL_6};
if (_ucChannel > 6)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
if (_ulDutyCycle == 0)
{
bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin);
GPIOx->BSRRH = GPIO_Pin; /* PWM = 0 */
return;
}
else if (_ulDutyCycle == 10000)
{
bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin);
GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;
return;
}
bsp_ConfigTimGpio(GPIOx, GPIO_Pin, TIMx);
if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM15) || (TIMx == TIM16) || (TIMx == TIM17))
{
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
}
else
{
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
}
if (_ulFreq < 100)
{
usPrescaler = 10000 - 1;
usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1;
}
else if (_ulFreq < 3000)
{
usPrescaler = 100 - 1;
usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1;
}
else
{
usPrescaler = 0;
usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1;
}
pulse = (_ulDutyCycle * usPeriod) / 10000;
HAL_TIM_PWM_DeInit(&TimHandle);
TimHandle.Instance = TIMx;
TimHandle.Init.Prescaler = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period = usPeriod;
TimHandle.Init.ClockDivision = 0;
TimHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = 0;
if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
sConfig.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
sConfig.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
sConfig.Pulse = pulse;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
if (HAL_TIM_PWM_Start(&TimHandle, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
