概述
什么是定时器:
定时器核心就是计数器,是使用精准的时基,通过硬件的方式,实现定时功能的器件。
定时器的工作原理:
主频时钟CLK通过PSC进行分频后产生定时器时钟TIM CLK,计数器CNT根据TIM CLK的频率进行计数,当到达所计数的次数后,定时器产生溢出信号可以触发中断或事件,同时ARR将初始值重装载到CNT中,开启下一次的定时。
定时器的类型:
STM32定时器分为常规定时器、专用定时器、内核定时器。其中常规定时器又分为基本定时器、通用定时器、高级定时器。各类定时器的关系如下:
三种常规定时器的区别:
常规定时器分为基本定时器、通用定时器、高级定时器,它们三个的功能是逐渐增强的关系。
- 基本定时器:只能实现定时功能
- 通用定时器:包含基本定时器的功能,并且具有多路独立通道,可用于输入捕获、输出比较
- 高级定时器:包含通用定时器的功能,并且具有互补输出、刹车输入等电机控制功能。
基本定时器
基本定时器框图:
计数模式:
计数模式有递增计数模式、递减计数模式、中心对齐计数模式。运行原理如下:
- 递增计数模式
初始时,CNT = 0。之后CNT一直递增,直到CNT = ARR时溢出,CNT被重新设置为0。
- 递减计数模式
初始时,CNT = ARR。之后CNT一直递减,直到CNT = 0时溢出,CNT被重新设置为ARR。
- 中心对齐计数
初始时,CNT = 0。之后CNT一直递增,直到CNT = ARR - 1时溢出,CNT被设置为ARR。
之后CNT一直递减,直到CNT = 1时溢出,CNT被设置为0。之后递增重复以上操作。
对应的溢出条件及初始值总结如下:
计数模式 | 溢出条件 | 初始值 |
递增计数模式 | CNT = ARR | CNT = 0 |
递减计数模式 | CNT = 0 | CNT = ARR |
中心对齐计数模式 | CNT = ARR -1 CNT = 1 | 初始/CNT=1溢出后CNT = 0 CNT=ARR-1溢出后CNT = ARR |
各个计数模式的时序图分析:
分析下述时序图的PSC、ARR配置,以及计数模式。
分析:CK_PSC是输入到PSC中的时钟,CK_CNT是输入到CNT的时钟。从图中可以看到,2个CK_PSC产生1个CK_CNT,因此是2分频,PSC = 2-1 = 1。因为溢出信号是计数器上溢,所以是递增计数模式。递增计数模式溢出为ARR,从图中可以看到在CNT = 36时溢出,所以ARR = 36。
定时器溢出时间计算公式:
- Tout:定时器的溢出时间,单位s
- PSC:分频系数
- ARR:溢出时的计数个数,在递增计数模式时,该值就是ARR寄存器中的值;在递减计数模式时,该值是初始化时的值;在中央对齐模式时,该值是ARR-1。
- Ft:定时器的时钟源频率,就是框图中PSC_CK的值。单位Hz