（HAL）STM32F407ZGT6——10-4 高级定时器 PWM 输入模式实验

一、高级定时器简介

高级定时器的框图和通用定时器框图很类似，只是添加了其它的一些功能，如：重复计数器、带死区控制的互补输出通道、断路输入等。

高级定时器的时钟来自APB2, 而PCLK2 = 168Mhz, 我们设置PPRE2不分频, 因此高级定时器时钟 = 168Mhz。

1、重复计数器

在学习基本定时器和通用定时器的时候，我们知道定时器发生上溢或者下溢时，会直接生成更新事件。有重复计数器的定时器并不完全是这样的，定时器每次发生上溢或下溢时，重复计数器的值会减一，当重复计数器的值为 0 时，再发生一次上溢或者下溢才会生成定时器更新事件。

2、输出比较

第②部分的 TIMx_CH1N、TIMx_CH2N 和 TIMx_CH3N 分别是定时器通道 1、通道 2 和通道 3的互补输出通道，通道4 是没有互补输出通道的。DTG 是死区发生器，死区时间由DTG[7:0]位来配置。如果不使用互补通道和死区时间控制，那么高级定时器 TIM1 和 TIM8 和通用定时器的输出比较部分使用方法基本一样，只是要注意 MOE 位得置1 定时器才能输出。

3、断路功能

断路功能也称刹车功能，一般用于电机控制的刹车。F4 系列有一个断路通道，断路源可以是刹车输入引脚（TIMx_BKIN），也可以是一个时钟失败事件。时钟失败事件由复位时钟控制器中的时钟安全系统产生。系统复位后，断路功能默认被禁止，MOE 位为低。

使能断路功能的方法：将TIMx_BDTR 的位 BKE 置1。断路输入引脚 TIMx_BKIN 的输入有效电平可通过TIMx_BDTR 寄存器的位BKP 设置。

使能刹车功能后：由 TIMx_BDTR 的MOE、OSSI、OSSR 位，TIMx_CR2 的OISx、OISxN位，TIMx_CCER 的CCxE、CCxNE 位控制OCx 和OCxN 输出状态。无论何时，OCx 和OCxN输出都不能同时处在有效电平。

当发生断路输入后，会怎么样？

1，MOE 位被异步地清零，OCx 和OCxN 为无效、空闲或复位状态(由OSSI 位选择)。

2，OCx 和 OCxN 的状态：由相关控制位状态决定，当使用互补输出时：根据情况自动控制输出电平，参考《STM32F4xx 参考手册_V4（中文版）.pdf》手册第382 页的表73 具有断路功能的互补通道Ocx 和 OcxN 的控制位。

3，BIF 位置1，如果使能了 BIE 位，还会产生刹车中断；如果使能了TDE 位，会产生DMA请求。

4，如果AOE 位置 1，在下一个更新事件 UEV 时，MOE 位被自动置1。

高级定时器框图部分就简单介绍到这里，下面通过实际的实验来学习高级定时器。

二、实验内容及其注意事项

1、实验内容

本次实验将PC6复用为TIM8_CH1，映射到同一个Tl1使用两个CCRx捕获比较器，将Tl1FP1配置为上升沿触发捕获并且使能中断，将Tl1FP2配置为下降沿触发捕获。另外将Tl1配置为上升沿触发的从模式的复位模式。测量的PWM波形由通用定时器TIM14_CH1产生，可通过TIM14的CCR1的值设置占空比。

2、注意事项：

（1）问题：上升沿是先触发清零动作还是CCR1（捕获比较器）的捕获动作？

答案是，硬件会先进行CCR1的捕获动作，再进行清零。

（2）本次实验为，PC9（TIM14_CH1）配置psc = 0，arr = 65535，精度为 1/168M = 6ns，最长测量时间约为390us。

（3）F4仅有一个捕获比较寄存器CCR1。如下图：

三、相关配置文件

1、atim.c

#include "./BSP/TIMER/atim.h"TIM_HandleTypeDef a_timx_chy_ic_handle;uint8_t g_timxchy_pwmin_sta  = 0;   /* PWM输入状态 */uint16_t g_timxchy_pwmin_psc  = 0;  /* PWM输入分频系数 */uint32_t g_timxchy_pwmin_hval = 0;  /* PWM的高电平脉宽 */uint32_t g_timxchy_pwmin_cval = 0;  /* PWM的周期宽度 */void a_timx_chy_ic_init(void){/* 时钟使能，引脚初始化 */__HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_6;                   /* LED0引脚 */gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                /* 复用推挽输出 */gpio_init_struct.Alternate = GPIO_AF3_TIM8;gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;                    /* 上拉 */gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */HAL_GPIO_Init(GPIOC, &gpio_init_struct);                 /* 初始化LED0引脚 */a_timx_chy_ic_handle.Instance = TIM8;a_timx_chy_ic_handle.Init.Prescaler = 0;a_timx_chy_ic_handle.Init.Period = 65535;a_timx_chy_ic_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//a_timx_chy_ic_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;HAL_TIM_IC_Init(&a_timx_chy_ic_handle);/* 从模式选择复位模式初始化*/TIM_SlaveConfigTypeDef a_timx_chy_slave_config = {0};a_timx_chy_slave_config.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_RESET;        /* 选择复位模式，上升沿到来时，CNT变为0 */a_timx_chy_slave_config.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;a_timx_chy_slave_config.TriggerPrescaler = TIM_TRIGGERPRESCALER_DIV1;a_timx_chy_slave_config.TriggerPolarity = TIM_TRIGGERPOLARITY_RISING;a_timx_chy_slave_config.TriggerFilter = 0;HAL_TIM_SlaveConfigSynchro(&a_timx_chy_ic_handle, &a_timx_chy_slave_config);/* 输入捕获初始化 *//* TL1 */TIM_IC_InitTypeDef a_timx_chy_ic_config = {0};a_timx_chy_ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;a_timx_chy_ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;a_timx_chy_ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;a_timx_chy_ic_config.ICFilter = 0xff;HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&a_timx_chy_ic_handle, &a_timx_chy_ic_config, TIM_CHANNEL_1);/* TL2 */a_timx_chy_ic_config.ICSelection = TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;            /* 注意TIM_CCMR1_CC2S_1 */a_timx_chy_ic_config.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;a_timx_chy_ic_config.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;a_timx_chy_ic_config.ICFilter = 0xff;HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&a_timx_chy_ic_handle, &a_timx_chy_ic_config, TIM_CHANNEL_2);  /* 注意这里是通道2 *//* 配置定时器中断优先级，使能捕获中断 */HAL_NVIC_SetPriority(TIM8_CC_IRQn, 1, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM8_CC_IRQn);/* 使能通道，通道1设置为捕获中断 */HAL_TIM_IC_Start_IT(&a_timx_chy_ic_handle,TIM_CHANNEL_1);HAL_TIM_IC_Start(&a_timx_chy_ic_handle,TIM_CHANNEL_2);}/*** @brief       定时器TIMX PWM输入模式 重新启动捕获* @param       无* @retval      无*/void atim_timx_pwmin_chy_restart(void){sys_intx_disable();                                             /* 关闭中断 */g_timxchy_pwmin_sta = 0;                /* 清零状态,重新开始检测 */g_timxchy_pwmin_hval = 0;g_timxchy_pwmin_cval = 0;sys_intx_enable();                                              /* 打开中断 */}/* 定时器8 输入捕获 中断服务函数，仅TIM1/TIM8有这个函数,其他普通定时器没有这个中断服务函数! */void TIM8_CC_IRQHandler(void){HAL_TIM_IRQHandler(&a_timx_chy_ic_handle); /* 定时器共用处理函数 */}void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim->Instance == TIM8){if(g_timxchy_pwmin_sta == 0){if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) /* 当前活动通道是否为通道1 */{g_timxchy_pwmin_cval = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&a_timx_chy_ic_handle,TIM_CHANNEL_1) + 1 + 1;      /* 第一个+1是因为从0开始计数 */g_timxchy_pwmin_hval = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&a_timx_chy_ic_handle, TIM_CHANNEL_2) + 1 + 1;     /* 最后+1为手动修复误差 */g_timxchy_pwmin_sta = 1;}}}}

注意误差问题

2、gtim.c

#include "./BSP/TIMER/gtim.h"TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;     /* 定时器x句柄 *//*** @brief       通用定时器TIMX 通道Y PWM输出 初始化函数（使用PWM模式1）* @note*              通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候*              通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为42M, 所以定时器时钟 = 84Mhz*              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.*              Ft=定时器工作频率,单位:Mhz** @param       arr: 自动重装值。* @param       psc: 预分频系数* @retval      无*/void gtim_timx_pwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc){TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};                       /* 定时器输出句柄 */g_timx_pwm_chy_handle.Instance = TIM14;                 /* 定时器x */g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                     /* 预分频系数 */g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;    /* 递增计数模式 */g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;                        /* 自动重装载值 */HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);                       /* 初始化PWM */timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;                       /* 模式选择PWM1 */timx_oc_pwm_chy.Pulse = arr / 2;                                /* 设置比较值,此值用来确定占空比 */timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;                                        /* 输出比较极性为低 */HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, TIM_CHANNEL_1); /* 配置TIMx通道y */HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);                           /* 开启对应PWM通道 */}/*** @brief       定时器底层驱动，时钟使能，引脚配置*              此函数会被HAL_TIM_PWM_Init()调用* @param       htim:定时器句柄* @retval      无*/void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim){if (htim->Instance == TIM14){GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_9;              /* 通道y的GPIO口 */gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                        /* 复用推完输出 */gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                            /* 上拉 */gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;                  /* 高速 */gpio_init_struct.Alternate = GPIO_AF9_TIM14;         /* IO口REMAP设置, 是否必要查看头文件配置的说明! */HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_init_struct);}}3、main.c文件#include "./SYSTEM/sys/sys.h"#include "./SYSTEM/usart/usart.h"#include "./SYSTEM/delay/delay.h"#include "./BSP/LED/led.h"#include "./BSP/KEY/key.h"#include "./BSP/TIMER/atim.h"#include "./BSP/TIMER/gtim.h"extern uint16_t g_timxchy_pwmin_psc;    /* PWM输入状态 */extern uint16_t g_timxchy_pwmin_sta;    /* PWM输入状态 */extern uint32_t g_timxchy_pwmin_hval;   /* PWM的高电平脉宽 */extern uint32_t g_timxchy_pwmin_cval;   /* PWM的周期宽度 */int main(void){uint8_t t = 0;double ht, ct, f, tpsc;HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);     /* 设置时钟,168Mhz */delay_init(168);                        /* 延时初始化 */usart_init(115200);                     /* 串口初始化为115200 *///led_init();                             /* 初始化LED */gtim_timx_pwm_chy_init(10 - 1, 84 - 1);   /* 1Mhz的计数频率, 100Khz PWM */TIM14->CCR1 = 2;                          /* F4仅有一个捕获比较寄存器CCR1,设置占空比 */a_timx_chy_ic_init();                     /* 初始化PWM输入捕获 */while (1){delay_ms(10);t++;if (t >= 20)    /* 每200ms输出一次结果,并闪烁LED0,提示程序运行 */{if(g_timxchy_pwmin_sta)                                /* 捕获了一次数据 */{printf("\r\n");                                     /* 输出空,另起一行 */printf("PWM PSC  :%d\r\n", g_timxchy_pwmin_psc);    /* 打印分频系数 */printf("PWM Hight:%d\r\n", g_timxchy_pwmin_hval);   /* 打印高电平脉宽 */printf("PWM Cycle:%d\r\n", g_timxchy_pwmin_cval);   /* 打印周期 */tpsc = ((double)g_timxchy_pwmin_psc + 1) / 168;     /* 得到PWM采样时钟周期时间 */ht = g_timxchy_pwmin_hval * tpsc;                   /* 计算高电平时间 */ct = g_timxchy_pwmin_cval * tpsc;                   /* 计算周期长度 */f = (1 / ct) * 1000000;                             /* 计算频率 */printf("PWM Hight time:%.3fus\r\n", ht);            /* 打印高电平脉宽长度 */printf("PWM Cycle time:%.3fus\r\n", ct);            /* 打印周期时间长度 */printf("PWM Frequency :%.3fHz\r\n", f);             /* 打印频率 */atim_timx_pwmin_chy_restart();                      /* 重启PWM输入检测 */}LED1_TOGGLE();                                          /* DS1闪烁 */t = 0;}}}

3、main.c文件

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/TIMER/atim.h"
#include "./BSP/TIMER/gtim.h"extern uint16_t g_timxchy_pwmin_psc;    /* PWM输入状态 */
extern uint16_t g_timxchy_pwmin_sta;    /* PWM输入状态 */
extern uint32_t g_timxchy_pwmin_hval;   /* PWM的高电平脉宽 */
extern uint32_t g_timxchy_pwmin_cval;   /* PWM的周期宽度 */int main(void)
{uint8_t t = 0;double ht, ct, f, tpsc;HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);     /* 设置时钟,168Mhz */delay_init(168);                        /* 延时初始化 */usart_init(115200);                     /* 串口初始化为115200 *///led_init();                             /* 初始化LED */gtim_timx_pwm_chy_init(10 - 1, 84 - 1);   /* 1Mhz的计数频率, 100Khz PWM */TIM14->CCR1 = 2;                          /* F4仅有一个捕获比较寄存器CCR1,设置占空比 */a_timx_chy_ic_init();                     /* 初始化PWM输入捕获 */while (1){delay_ms(10);t++;if (t >= 20)    /* 每200ms输出一次结果,并闪烁LED0,提示程序运行 */{if(g_timxchy_pwmin_sta)                                /* 捕获了一次数据 */{printf("\r\n");                                     /* 输出空,另起一行 */printf("PWM PSC  :%d\r\n", g_timxchy_pwmin_psc);    /* 打印分频系数 */printf("PWM Hight:%d\r\n", g_timxchy_pwmin_hval);   /* 打印高电平脉宽 */printf("PWM Cycle:%d\r\n", g_timxchy_pwmin_cval);   /* 打印周期 */tpsc = ((double)g_timxchy_pwmin_psc + 1) / 168;     /* 得到PWM采样时钟周期时间 */ht = g_timxchy_pwmin_hval * tpsc;                   /* 计算高电平时间 */ct = g_timxchy_pwmin_cval * tpsc;                   /* 计算周期长度 */f = (1 / ct) * 1000000;                             /* 计算频率 */printf("PWM Hight time:%.3fus\r\n", ht);            /* 打印高电平脉宽长度 */printf("PWM Cycle time:%.3fus\r\n", ct);            /* 打印周期时间长度 */printf("PWM Frequency :%.3fHz\r\n", f);             /* 打印频率 */atim_timx_pwmin_chy_restart();                      /* 重启PWM输入检测 */}LED1_TOGGLE();                                          /* DS1闪烁 */t = 0;}}
}