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STMICROELECTRONICS  STM32F103ZET6  芯片, 微控制器, 32位, ARM CORTEXM3, 72MHZ, 144-LQFP
意法半导体(ST)公司成立于1987年,是意大利SGS半导体公司和法国汤姆逊半导体合并后的新企业,1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司。从成立之初至今,ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自1999年起,ST始终是世界十大半导体公司之一。整个集团共有员工近50,000名,拥有16个先进的研发机构、39个设计和应用中心、15主要制造厂,并在36个国家设有78个销售办事处。 ST公司位于瑞士日内瓦,同时也是欧洲区以及新兴市场的总部;公司的美国总部设在德克萨斯州达拉斯市的卡罗顿;亚太区总部设在新加坡;日本的业务则以东京为总部;大中国区总部设在上海,负责香港、大陆和台湾三个地区的业务。 意法半导体是业内半导体产品线最广的厂商之一,其主要产品有:分立二极管与晶体管,复杂的片上系统(SoC)器件,包括参考设计、应用软件、制造工具与规范的完整的平台解决方案等3000多种产品。意法半导体是各工业领域的主要供应商,拥有多种的先进技术、知识产权(IP)资源与世界级制造工艺。 半导体产品大体上可分为两类:专用产品和标准产品。专用产品从半导体制造商以及用户和第三方整合了数量众多的专有IP,这些使其区别于市场上的其他产品,例如: 片上系统(SoC)产品,定制与半定制电路,专用标准产品(ASSP),如:无线应用处理器、机顶盒芯片及汽车IC,微控制器,智能卡IC,专用存储器,专用分立器件等,一旦客户在应用中使用了专用产品,如果不修改硬件和软件设计,通常就不能进行产品替换。 相反,标准产品是实现某种特定的常用功能的器件,这些器件一般由几个供应商提供。通常,制造商推出的标准产品可以被其他制造商的同类产品所取代,供应商间的差别主要在于成本与客户服务上。然而,一旦应用设计被冻结,标准器件在性能优化方面也将变成唯一的器件。标准产品包括:分立器件,如晶体管、二极管与晶闸管,功率晶体管,如MOSFET、Bipolar与IGBT,模拟电路构建模块,如运算放大器、比较器、稳压器与电压参考电路,标准逻辑功能与接口,众多存储器产品,如标准或串行NOR闪存、NAND闪存、EPROM/EEPROM及非易失性RAM,射频分立器件及IC。
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微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。
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STM32之定时器原理

网络整理 2020-06-28 09:14 860次阅读 STM32

高级定时器(TIM1、TIM8);通用定时器(TIM2、TIM3、TIM4、TIM5);基本定时器(TIM6、TIM7)。

他们之间的区别情况见下表:

定时器种类

位数

计数器模式

发出DMA请求

捕获/比较通道个数

互补输出

特殊应用场景

高级定时器

16

向上、向下、向上/下

可以

4

带死区控制盒紧急刹车,可应用于PW

M电机控制

通用定时器

16

向上、向下、向上/下

可以

4

通用。定时计数,PWM输出,输入捕获

,输出比较

基本定时器

16

向上、向下、向上/下

可以

0

主要应用于驱动DAC

 

STM32的通用定时器

 

通用定时器功能特点描述:

STM32的通用定时器是由一个可编程预分频器(PSC)驱动的16位自动重装载计数器(CNT)构成,可用于测量输入脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和PWM)等。


STM3 的通用TIMx(TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能特点包括:

  • 位于低速的APB1总线上(注意:高级定时器是在高速的APB2总线上);

  • 16位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式,自动装载计数器(TIMx_CNT);

  • 16位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC),计数器时钟频率的分频系数 为 1~65535 之间的任意数值;

  • 4 个独立通道(TIMx_CH1~4),这些通道可以用来作为:

    •     输入捕获

    •     输出比较

    •     PWM生成(边缘或中间对齐模式)

    •     单脉冲模式输出 

可使用外部信号(TIMx_ETR)控制定时器和定时器互连(可以用 1 个定时器控制另外一个定时器)的同步电路。


如下事件发生时产生中断/DMA(6个独立的IRQ/DMA请求生成器): 


  1. 更新:计数器向上溢出/向下溢出,计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发) 

  2. 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)

  3. 输入捕获 

  4. 输出比较 

  5. 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路 

  6. 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理


STM32 的通用定时器可以被用于:测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)等。   


使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器,脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的,没有互相共享的任何资源。


计数器模式

通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。


  • 向上计数模式:计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR),然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。

  • 向下计数模式:计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0,然后从自动装入的值重新开始,并产生一个计数器向下溢出事件。

  • 中央对齐模式(向上/向下计数):计数器从0开始计数到自动装入的值-1,产生一个计数器溢出事件,然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件;然后再从0开始重新计数。


简单地理解三种计数模式,可以通过下面的图形:


通用定时器工作流程

通用定时器工作流程

对于这个定时器框图,分成四部分来讲:最顶上的一部分(计数时钟的选择)、中间部分(时基单元)、左下部分(输入捕获)、右下部分(PWM输出)。这里主要介绍一下前两个,后两者的内容会在后面的文章中讲解到。


计数时钟的选择

  • 计数器时钟可由下列时钟源提供:

  • 内部时钟(TIMx_CLK) 

  • 外部时钟模式1:外部捕捉比较引脚(TIx)

  • 外部时钟模式2:外部引脚输入(TIMx_ETR)

  • 内部触发输入(ITRx):使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器,如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。


内部时钟源

内部时钟源

从图中可以看出:由AHB时钟经过APB1预分频系数转至APB1时钟,再通过某个规定转至TIMxCLK时钟(即内部时钟CK_INT、CK_PSC)。最终经过PSC预分频系数转至CK_CNT。


那么APB1时钟怎么转至TIMxCLK时钟呢?除非APB1的分频系数是1,否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。


例如:默认调用SystemInit函数情况下:SYSCLK=72M、AHB时钟=72M、APB1时钟=36M,所以APB1的分频系数=AHB/APB1时钟=2。所以,通用定时器时钟CK_INT=2*36M=72M。最终经过PSC预分频系数转至CK_CNT。


时基单元

时基单元包含:计数器寄存器(TIMx_CNT)、预分频器寄存器(TIMx_PSC)、自动装载寄存器(TIMx_ARR)三部分。

对不同的预分频系数,计数器的时序图为:

时基单元

计数模式

此时,再来结合时钟的时序图和时基单元,分析一下各个计数模式:

向上计数模式

计数模式

向下计数模式

计数模式

中央对齐模式

计数模式

 


通用定时器相关配置寄存器

计数器当前值寄存器(TIMx_CNT)

计数器当前值寄存器

作用:存放计数器的当前值。


预分频寄存器(TIMx_PSC)

预分频寄存器

作用:对CK_PSC进行预分频。此时需要注意:CK_CNT计算的时候,预分频系数要+1。


自动重装载寄存器(TIMx_ARR)

自动重装载寄存器




作用:包含将要被传送至实际的自动重装载寄存器的数值。

注意:该寄存器在物理上实际上对应着2个寄存器。一个是我们直接操作的,另一个是我们看不到的,这个看不到的寄存器叫做影子寄存器。实际上真正起作用的是影子寄存器。根据TIMx_CR1位的APRE位的设置,APRE=0时,预装载寄存器的内容就可以随时传送到影子寄存器,此时两者是互通的;APRE=1时,在每一次更新事件时,才将预装在寄存器的内容传送至影子寄存器。


控制寄存器(TIMx_CR1)

控制寄存器

作用:对计数器的计数方式、使能位等进行设置。

这里有ARPE位:自动重装载预装载允许位。ARPE=0时,TIMx_ARR寄存器没有缓冲;ARPE=1时,TIMx_ARR寄存器被装入缓冲器。


DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)

DMA/中断使能寄存器


作用:对DMA/中断使能进行配置。

 

通用定时器超时时间


超出(溢出)时间计算:

Tout=(ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK

其中:Tout的单位为us,TIMxCLK的单位为MHz。

这里需要注意的是:PSC预分频系数需要加1,同时自动重加载值也需要加1。

为什么自动重加载值需要加1,因为从ARR到0之间的数字是ARR+1个;

为什么预分频系数需要加1,因为为了避免预分频系数不设置的时候取0的情况,使之从1开始。

这里需要和之前的预分频进行区分:由于通用定时器的预分频系数为1~65535之间的任意数值,为了从1开始,所以当预分频系数寄存器为0的时候,代表的预分频系数为1。而之前的那些预分频系数都是固定的几个值,比如1、4、8、16、32、64等等,而且可能0x000代表1,0x001代表4,0x010代表8等等。也就是说,一边是随意的定义(要从1开始),另一边是宏定义了某些值(只有特定的一些值)。

比如,想要设置超出时间为500ms,并配置中断,TIMxCLK按照系统默认初始化来(即72MHz),PSC取7199,由此可以计算出ARR为4999。

也就是说,在内部时钟TIMxCLK为72MHz,预分频系数为7199的时候,从4999递减至0的事件是500ms。


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