MCU开发学习记录8 - 基本定时器学习与实践(HAL库) - 定时器DMA循环模式修改ARR值、定时器中断方式修改ARR值

MCU开发学习记录8 - 基本定时器学习与实践(HAL库) - 定时器DMA循环模式修改ARR值、定时器中断方式修改ARR值 - STM32CubeMX

名词解释：

TRGO：Trigger Out General Purpose Output
ARR：Auto-reload
PSC：Prescaler
CNT：Counter
EGR：event generation register

本文将介绍基本定时器的概念、相关函数以及STM32CubeMX生成定时器的配置函数以及对生成定时器的配置函数进行分析（包括结构体配置、相关寄存器配置）。

最后针对于定时器实践：使用TIM6使能DMA请求时，使用DMA、中断两种方式修改定时器的ARR值，并且用逻辑分析查看结果。

0. F4系列定时器分类

最大接口时钟（Max interface clock (MHz)）
1. 定时器与系统内核（如MCU）之间的通信接口（如APB总线）支持的最高时钟频率。
2. 它决定了定时器寄存器配置和状态读取的速度上限。例如，如果接口时钟为84 MHz，则对定时器寄存器的读写操作需基于该频率进行，不能超过此速率。
最大定时器时钟（Max timer clock (MHz)）
1. 定时器内部计数器（Counter）实际运行时的最高时钟频率。
2. 它决定了定时器的计数速度，直接影响定时器的计时精度和输出信号的频率上限。例如，168 MHz的定时器时钟意味着计数器每秒最多递增168,000,000次。

1. 什么是基本定时器？

1.1 基本定时器概念

1.1.1 基本定时器功能

STM32F4系列的基本定时器为TIM6和TIM7。基本定时器包括16 位自动重载递增计数器，16 位可编程预分频器，预分频系数 1~65536，用于对计数器时钟频率进行分频，还可以（TRGO）触发 DAC 的同步电路，以及生成中断/DMA 请求。

1.1.2 基本定时器框图

时钟来源 - APB1
参考第0章第二个图片，其时钟内部计数频率为84Mhz。
TIM控制器
复位、使能、计数与TRGO（通用触发输出）DAC。
时基单元
· 预分频器寄存器 (TIMx_PSC) - 具有影子寄存器
· 计数器寄存器 (TIMx_CNT)
· 自动重载寄存器 (TIMx_ARR)- 具有影子寄存器
影子寄存器：
· 发生更新事件时，根据控制位传输到活动寄存器（实际执行的寄存器）的预装载寄存器
· U event：更新事件 UEV

1.2 基本定时器具体说明

1.2.1 基本定时器-时基单元

定时器的主要模块由一个16位递增计数器及其相关的自动重载寄存器组成。计数器的时钟可通过预分频器进行分频。

· TIMx_CR1.ARPE（自动重载预装载使能位）
0：TIMx_ARR 寄存器不进行缓冲；1：TIMx_ARR 寄存器进行缓冲。
· TIMx_CR1.UDIS（更新禁止 (Update disable)）：用以使能/禁止 UEV 事件生成。
0：使能 UEV；1：禁止 UEV。
· TIMx_CR1.CEN（计数器使能 (Counter enable)）
0：禁止计数器；1：使能计数器
· TIMx_PSC（预分频寄存器）
[15:0]：预分频器值 (Prescaler value)

· 定时器计算器频率与定时器时钟的关系： $f_{CK\_CNT}=\frac{f_{CK\_PSC}}{PSC\left [ 15:0 \right ] +1}$
· TIMx__CR1.URS（更新请求源 (Update request source)）
        0：使能时，所有以下事件（硬、软件生成更新事件、~~从模式控制器接收外部触发信号产生的更新事件~~（基本定时器没有主从模式））都会生成更新中断或 DMA 请求。
        1：使能时，只有计数器上溢/下溢会生成更新中断或 DMA 请求。
· TIMx_EGR.UG（更新生成 (Update generation)）：软件强制产生更新事件
        0：不执行任何操作；1：重新初始化定时器计数器并生成寄存器更新事件

1. PSC=1 -> PSC=4；使能自动重装载寄存器

2. PSC=2，ARR=36

3. UG=1时，CK_CNT变化
CNT_INIT：用于强制复位计数器并更新相关寄存器值（如预分频器 Prescaler、自动重载寄存器 ARR 等）。

1.2.2 基本定时器-两种更新事件

1. 软件更新事件

将 TIMx_EGR 寄存器的位UG置 1，产生更新事件后，硬件会自动将UG位清零。

2. 软件更新事件

每来一个CK_CNT脉冲，TIMx_CNT的值就会递增加1。当 TIMx_CNT 值与 TIMx_ARR 的设定值相等时，TIMx_CNT 的值就会被自动清零并且会生成更新事件。

1.2.3 基本定时器-调试模式

当微控制器进入调试模式时（Cortex™-M4F 内核停止），TIMx计数器会根据DBG模块中的DBG_TIMx_STOP配置位选择继续正常工作或者停止工作。

2. 基于HAL库配置基本定时器外设

2.1 CubeMX配置基本定时器外设

2.1.1 基本定时器6参数初始化

2.1.2 使能定时器6-DMA通道（TIM_UPdate为DMA请求信号）

HAL库HAL_TIM_Base_Start_DMA设计DMA的外设地址是TIM6-ARR。
注意：要使能DMA的循环传输模式（单次传输模式需要再DMA中断里面再次添加HAL_TIM_Base_Start_DMA（且单词传输模式下，HAL_TIM_Base_Start_DMA使能定时器只执行一个周期就不在运行））