TIM定时器（第一部分）
- TIM（Timer）定时器
- 定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
- 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时
- 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
- 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型
定时器类型
STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
定时器结构图
基本定时器
内部时钟一般为72Mhz， 预分频器就是把时钟频率分频，最高可以65536， 比如预分配器是2，那么时钟频率为24Mhz，计时器等于自动重装载寄存器的时候，就是计时时间到了，那它就会产生中断信号，并且清零计数器，计数器自动开始下一次的计数计时。
有黑色阴影的就是带有影子寄存器的缓冲机制。
通用定时器
先初始化TIM3，然后使用主模式把它的更新事件映射到TRGO上，接着再初始化TIM2，这里选择ITR2，对应的就是TIM3的TRGO，然后后面再选择时钟为外部时钟模式1，这样TIM3的更新事件就可以驱动TIM2的时基单元，也就实现了定时器的级联。
高级定时器
原本的通用定时器最高时间为59秒多，现在有了重复计数计数器后，就还需要再乘65536，提升了定时时间。
右边的输出引脚，由原来的一个变为了两个互补的输出，可以输出一对互补的PWM波，这些电路为了驱动三相无刷电机。
DTG寄存器就是高级定时器对输出比较模块的升级。
DTG（Dead Time Generate）死区生成电路：在开关切换的瞬间，由于器件的不理想，造成短暂的直通现象，所以才加入DTG， 在开关切换的瞬间，产生一定时长的死区，让桥臂的上下管全部关断，防止直通现象。
定时中断基本结构
预分频器时序
计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)
计数器时序
计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
把计数频率带入得 = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
计时器有/无预装时序
ARPE就是控制有/无预装，0代表没有，1代表有
RCC时钟树
时钟树，STM32中用来产生和配置时钟，并且把配置好的时钟发送到各个外设的系统，时钟是所有外设运行的基础。
输出比较简介（第二部分）
- OC（Output Compare）输出比较
- 输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
- 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
- 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能
CCR（捕获比较寄存器）
PWM
- PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制
- 在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域
- PWM参数：频率 = 1 / TS 占空比 = TON / TS 分辨率 = 占空比变化步距
输出比较通道
通用
高级
OC1和OC1N是两个互补的输出端口，分别控制上管和下管的导通和关闭。
输出比较模式
PWM基本结构
参数计算
PWM频率： Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
PWM占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)
PWM分辨率： Reso = 1 / (ARR + 1)
舵机简介
- 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
- 输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
直流电机及驱动简介
- 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转
- 直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作
- TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向
硬件驱动电路
输入捕获简介（第三部分）
- IC（Input Capture）输入捕获
- 输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数
- 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道
- 可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比
- 可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量
- 对于输入捕获和输出比较寄存器，只能使用其中一个，不能同时使用
频率测量
测频法适合测量高频信号、测周法适合测量低频信号
主从触发模式
主模式可以将定时器内部的信号，映射到TRGO引脚，用于触发别的外设。
从模式是接收其他外设或者自身外设的一些信号，用于控制自身定时器的运行，也就是被别的信号控制。
触发源选择指定的一个信号得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以选择一项操作来自动执行。
输入捕获基本结构
输入捕获一般来捕获频率。
PWMI基本结构
TI1FP1配置上升沿触发，触发捕获和清零CNT，正常捕获周期 ，然后再把TI1FP2配置为下降沿触发，通过交叉通道，去触发通道2的捕获单元。
PWMI一般来捕获频率和占空比。
TIM编码器接口（第四部分）
- Encoder Interface 编码器接口
- 编码器接口可接收增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度
- 每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口
- 两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2
编码器测速一般应用在电机控制的项目上，使用PWM驱动电机，再使用编码器测量电机的速度，然后再用PID算法进行闭环控制。
一个编码器有两个输出，一个是A相，一个是B相，然后接入到STM32，定时器的编码器接口，编码器接口自动控制定时器时基单元中的CNT计数器进行自增或自减，比如初始化后，CNT初始化为0，然后编码器右转，CNT++，右转产生一个脉冲，CNT就加一次，比如右转产生10个脉冲后，停下来，那么这个过程CNT就由0自增到10，比如编码器再左转产生5个脉冲，CNT就会在原本的10的基础上自减5。
正交编码器
编码器接口基本结构
工作模式
正转的状态都向上计数，反转的状态都向下计数。
一般情况下用第三种工作模式。
举例（均不反向）
第一个状态，TI1上升沿，TI2低电平，查询上面表，上升沿并且低电平，就是向上计数，这就是正转。
毛刺展示的就是正交编码器抗噪声原理，TI2没有变化，但是TI1连续跳变，这不符合正交编码器的信号规律，正常情况下是两个输出交替变化。 所以出现了一个引脚不变，另一个引脚连续跳变多次的毛刺信号，计数器就会加减加减来回摆动，实现了抗噪声。
举例（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。
这里的举例是TI1反向，可以根据极性来选择反不反向。
比如我原本想要正速度，但是是负速度，就可以选择这个反向，也可以交换两个引脚，交换极性。
代码部分
定时器中断配置代码部分
#include "Timer.h"extern uint16_t Num;void Timer_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 1.时钟使能TIM_InternalClockConfig(TIM2); // 2.选择时钟模式// TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x0F); // 配置外部时钟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; // 计算公式: 72Mz/(PSC+1)/(ARR+1)TIM_TimeBaseInitSturcture.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitSturcture); TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); // 手动更新中断标志位清除（因为单片机一上电就会中断，先清楚标志位）TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); // 4.配置时钟中断NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 5.设置NVIC优先级分组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中断函数（用户自定函数） */
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) // 检查TIM2中断是否发生{Num++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清楚TIM2中断标志位}
}PWM配置代码部分
#include "Bsp_PWM.h"void PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 1.TIM2时钟使能RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 2.GPIOA时钟使能// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // 重映射设置// 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，但它是一个调试接口，则需要同时编写这两个接口。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（重装载值） TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; // PSC（预分频系数）TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 5.TIM输出比较通道初始化TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); // 结构指定初始值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（捕获/比较寄存器）TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 6.TIM2使能}void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare); // 设置TIM2 Capture Compare1寄存器值
}输入捕获配置代码部分
#include "IC.h"void IC_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 1.开启时钟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.选择时钟模式TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; // 4.时基单元配置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.输入捕获配置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.触发源选择TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset); // 7.配置从模式TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 8.开启TIM3时钟
}uint32_t IC_GetFreq(void)
{return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1); // fx = fc / N fc=72M/(PSC+1)=1M N（读取CCR的值）
}uint32_t IC_GetDuty(void)
{return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1); // Duty = CCR2 / CCR1 因为要显示整数，乘100。返回的值范围为0~100，对应占空比为0%~100%
}编码器配置代码部分
#include "Bsp_EncoderSpeed.h"void EncoderSpeed_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 1.开启GPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 2.开启TIM3时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 3.GPIO配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入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.时钟模式选择（这里选择内部时钟）TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; // 5.TIM0配置TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 分频系数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数模式TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; // 重复计数次数（当设为1时，需要进入2次中断，中断代码才生效）TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; // 6.输入捕获配置TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; // TIM频道1TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF; // 输入捕获滤波器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.编码器配置库函数TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 8.使能TIM3 }/* 获得编码器速度 */
int16_t Encoder_GetSpeed(void)
{int16_t Temp;Temp = TIM_GetCounter(TIM3);TIM_SetCounter(TIM3, 0);return Temp;
}/* 获得编码器的CNT */
int16_t Encoder_GetCNT(void)
{return TIM_GetCounter(TIM3);
}不知道为什么我注释代码在VS code里面时排列整齐，到这就不整齐了，逼死强迫症患者。
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