單脈沖輸出模式是定時器比較輸出應(yīng)用中的一種特殊情況或者特殊應(yīng)用，是一種特殊的PWM輸出模式。既然這么說，要想了解單脈沖模式話題，我們就有必要先對比較輸出功能，尤其是PWM輸出模式有所了解。

比較輸出【Compare Output】功能：定時器通過對預(yù)設(shè)的比較值與計數(shù)器的值做匹配比較之后，依據(jù)比較結(jié)果結(jié)合相應(yīng)的輸出模式從而實現(xiàn)各類輸出。如PWM輸出、電平翻轉(zhuǎn)、單脈沖輸出、強制輸出等。一般來講，STM32的通用定時期和高級定時器都具有輸入捕獲、比較輸出功能，不同的定時器可能通道數(shù)量上有差異。

這里提到的比較值就是指放在CCR寄存器中的值，計數(shù)器的值當(dāng)然就是CNT寄存器的值。一般來講，在計數(shù)過程中，CNT寄存器的值往往是連續(xù)動態(tài)變化并呈現(xiàn)周期性，其變化規(guī)律跟我們設(shè)置的計數(shù)器的計數(shù)模式有關(guān)，比如向上計數(shù)模式、向下計數(shù)模式或者中心對齊計數(shù)模式等。這里的比較結(jié)果無非三種情況：

圖[1]

①CCR = CNT ②CCR > CNT ③CCR < CNT

那輸出模式呢？基本的比較輸出模式有3種：【這里是說的基本的，有些STM32系列的定時器輸出模式已做了拓展】

1、強制輸出模式；

2、匹配輸出模式

3、PMW輸出模式

圖[2]

結(jié)合上表我們不難看出:

強制輸出模式；無視比較結(jié)果，直接根據(jù)配置指令輸出相應(yīng)電平；

匹配輸出模式：只關(guān)注CCR=CNT值的時候，做相應(yīng)電平的輸出；

PWM輸出模式：根據(jù)CCR是小于CNT還是CCR不小于CNT的比較結(jié)果做不同的輸出；

[各種模式輸出特性細(xì)節(jié)可以看看上面表格】

比較輸出的大致流程以及幾個術(shù)語【OCxREF 、OCx 、輸出極性】

圖[3]

上面提到的輸出信號，其中多次提到有效信號，無效信號，是指比較輸出控制器輸出的信號，我們稱之為中間參考信號，即OcxREF信號。該OCxREF源于輸出模式控制器，并硬件約定高電平為有效信號，低電平為無效信號。它經(jīng)過極性選擇后，再經(jīng)輸出控制電路輸出到芯片管腳Ocx端。當(dāng)極性選擇位CCxP=0時，高電平作為Ocx的有效輸出信號，當(dāng)CCxP=1時，低電平作為Ocx的有效輸出。 或者說，當(dāng)極性選擇位CCxP=0時，Ocx輸出與OcxREF信號同相；當(dāng)CCxP=1時，Ocx輸出與OcxREF信號反相；

下圖是當(dāng)CCxP=0時 Ocx 與 OcxRef信號的相位情況【二者同相】

圖[4]

下圖是當(dāng)CCxP=1時 Ocx 與 OcxRef信號的相位情況【二者反相】

圖[5]

也就是說，OCXref信號只是個中間參考信號，并非最終輸出信號。最終輸出端OCX的active state【有效狀態(tài)】/inactive state【無效狀態(tài)】所對應(yīng)的電平取決于極性選擇控制位CCxP/CCxNP。

當(dāng)然，如果是高級定時器的互補輸出，最后的輸出波形形狀除了與極性選擇有關(guān)外，輸出波形還跟插入的死區(qū)有關(guān)。即對于互補輸出時 Ocx =OCxREF + 極性 + 死區(qū)

PWM比較輸出模式實現(xiàn)原理及相應(yīng)波形

前面已經(jīng)說了，單脈沖輸出模式是一種特殊的PWM輸出模式。這里我們重點看看PWM輸出模式的實現(xiàn)原理及相應(yīng)輸出特性。

從前面介紹中我們了解到PWM輸出模式可以分兩種，即PMW模式1與模式2，結(jié)合不同的計數(shù)模式可以實現(xiàn)多種輸出組合。我們不妨以PWM模式1、計數(shù)器向上計數(shù)、極性選擇高有效【CCxP=0】為例來看看比較輸出過程中輸出PWM波形的實現(xiàn)原理。

圖[6]

上面圖【6】由兩部分組成，上面部分是計數(shù)器周期性計數(shù)的示意圖。深紅色斜線表示計數(shù)器從0開始計數(shù)，記到ARR后重裝，再重新計數(shù)，這樣循環(huán)。下面綠色方波是依據(jù)PWM模式1基于某個CCR值經(jīng)過比較輸出而得到PWM波形。

根據(jù)上面介紹，我們知道在PWM輸出模式1的前提下，當(dāng)計數(shù)器的值小于CCR的值時輸出有效電平，即高電平，當(dāng)計數(shù)器值大于或等于CCR的值時輸出無效電平，即低電平。由于計數(shù)器計數(shù)會發(fā)生周期性地溢出和重裝，使得計數(shù)器的值可以周期性地循環(huán)計數(shù)，當(dāng)CCR的值固定的時候，CNT與CCR的值二者的比較結(jié)果也往往呈現(xiàn)出周期性，此時也就輸出規(guī)律性、周期性的PWM波形。

不難理解，當(dāng)我們修改CCR的值，其它不動的時候，PWM輸出波形會相應(yīng)變化。

圖[7]

圖【7】的波形是在圖【6】的基礎(chǔ)上講CCR值往上調(diào)大以后所得到的比較輸出波形。

看到這里，我們不禁會想：既然PWM輸出模式的輸出結(jié)果取決于CCR與CNT的比較結(jié)果的周期性變化，那么，當(dāng)我們把CCR的值設(shè)置為0或者比ARR的值還大的時候，此時CCR與CNT的比較結(jié)果將不再變化，因為這里CNT的值不可能比0還小或比ARR還大。此時，自然就不會有變化的PWM波形輸出，而是輸出固定的電平，具體什么電平取決于CCR與CNT的比較結(jié)果與當(dāng)前所選擇的PWM輸出模式。

不妨用個具體的案例來理解。比如，在PWM模式1的前提下：

當(dāng)CCR=0時，由于計數(shù)器CNT的值永遠(yuǎn)不會小于CCR,此時將始終輸出無效電平。

當(dāng)CCR=ARR+n【N不小于1】時，因CNT的值總小于CCR的值，此時始終輸出有效電平。

上面主要是基于PWM輸出模式1、計數(shù)器向上計數(shù)模式來理解定時器比較輸出中的PWM輸出原理。至于PWM輸出模式1、計數(shù)器向下計數(shù)模式或者PWM輸出模式2等其它情形，我們可以結(jié)合STM32參考手冊自行分析。

結(jié)合上面的分析，我們不難看出，定時器之所以能輸出PWM波形，原因在于定時器的計數(shù)器的計數(shù)的動態(tài)連續(xù)性和周期性，具體到這里，從0開始計數(shù)到ARR,溢出重裝，再從0開始從新計數(shù)，循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致計數(shù)器與CCR的比較結(jié)果也具有周期性，從而產(chǎn)生周期性的PWM輸出。

根據(jù)定時器時基單元相關(guān)介紹，我們知道計數(shù)器計數(shù)發(fā)生溢出后，可以觸發(fā)更新事件。對于通用定時器，每次溢出都可以產(chǎn)生更新事件；對于高級定時器，每發(fā)生RCR+1次溢出就可以產(chǎn)生更新事件。

如果說，在PWM輸出模式下，當(dāng)定時器發(fā)生溢出產(chǎn)生更新事件時，通過硬件機制令計數(shù)器停止計數(shù)，既然計數(shù)器被停止計數(shù)了，計數(shù)器【CNT】的值將不再變化，之后的CNT與CCR的比較結(jié)果將維持不變，自然也就沒有后續(xù)變化的的PWM波形輸出了。這時我們就可以實現(xiàn)單個或幾個PWM脈沖的輸出了。

基于上述原理或應(yīng)用場景，便衍生出了單脈沖輸出模式。所以，我們說單脈沖輸出模式是一種特殊的PWM輸出模式。

單脈沖輸出模式的實現(xiàn)原理：計數(shù)器啟動后，在更新事件來臨之前的時間段內(nèi)實現(xiàn)一定個數(shù)的脈沖輸出，當(dāng)發(fā)生更新事件時計數(shù)器停止計數(shù)，導(dǎo)致后續(xù)不再有變化的PWM波形輸出。輸出的脈沖個數(shù)可以一個或幾個。如果是通用計數(shù)器就是1個，如果是高級定時器，脈沖個數(shù)與RCR數(shù)值和計數(shù)模式二者有關(guān)。

圖[8]

圖【8】是個單脈沖輸出實現(xiàn)的示意圖。定時器工作在從模式，在外部觸發(fā)信號【TI2】的作用下開啟計數(shù)器，輸出一個脈沖后發(fā)生更新事件并停止計數(shù)。

關(guān)于單脈沖輸出模式應(yīng)用的提醒：

1、使用單脈沖輸出模式時，計數(shù)器的使能啟動可以通過軟件使能啟動，也可以將定時器配置在觸發(fā)從模式經(jīng)過信號觸發(fā)啟動.

2、單脈沖輸出模式是PWM輸出模式的特例，利用該模式并不一定只是輸出單個脈沖。如果是通用定時器，每次使能計數(shù)器后只輸出一個PWM脈沖，如果是高級定時器，每次使能計數(shù)器后可能輸出多個PWM脈沖，具體多少除了與RCR寄存器的值有關(guān)外，還跟計數(shù)器的計數(shù)模式有關(guān)；

3、要用好定時器的單脈沖輸出模式，需了解下面三方面的知識點：

A:了解基本的PMW輸出模式的基本特性；

B:了解定時器的更新事件；

C:了解計數(shù)器的溢出與重裝；

好，下面一起來看看幾個基于單脈沖輸出模式的實例以加深理解。

下面案例都是基于高級定時器的。因為高級定時器可以使用單脈沖輸出模式輸出1到N個脈沖，如果使用通用定時器每次觸發(fā)后就只能產(chǎn)生1個脈沖，產(chǎn)生多個脈沖就不那么方便。

案例一：使用高級定時器，單脈沖輸出模式，借助RCR寄存器實現(xiàn)3個PWM脈沖輸出

條件：UP counting + PWM1， RCR=2; 極性：高有效[CCxP=0]

圖[9]

程序運行，使能計數(shù)器后輸出上述波形。

RCR=2，意味著發(fā)生RCR+1次溢出時產(chǎn)生更新事件，計數(shù)器停止計數(shù)，后續(xù)不再輸出PWM波形。從上面來看輸出基本是正確的，不過最后電平停在高電平，結(jié)尾這個地方怎么感覺不符合PWM1的輸出特性呢？

一起來看看，現(xiàn)在計數(shù)器是向上計數(shù)模式，它在第3個周期計到ARR時產(chǎn)生溢出，觸發(fā)更新事件，計數(shù)器停止計數(shù)了，那計數(shù)器的值不是應(yīng)該停留在ARR嗎？如果計數(shù)器的值停在ARR，那此時CNT>CCR的值，按照PWM模式1的輸出特性，輸出應(yīng)該停留在低電平，那怎么是高電平呢？

前面提到過，要用好定時器的單脈沖輸出模式，還得了解計數(shù)器溢出與重裝。

具體到這里，當(dāng)計數(shù)器在第3個周期計到ARR時發(fā)生溢出，產(chǎn)生更新事件，計數(shù)器不再計數(shù)。但計數(shù)器溢出后重裝還是照例執(zhí)行，此時計數(shù)器被重裝為0，因為計數(shù)器被停止，所以該0值保持不變。這樣的話，后續(xù)的比較結(jié)果總是CNT

好，那我們基于上面的條件，換成PWM輸出模式2看看結(jié)果。

案例二：使用高級定時器，單脈沖模式，借助RCR寄存器實現(xiàn)3個PWM脈沖輸出

條件：UP counting + PWM2， RCR=2; 極性高有效[CCxP=0]

圖[10]

這次跟上面的案例1只是PWM模式做了變更，使用PWM輸出模式2。仍然是輸出3個PWM脈沖，跟上面輸出波形相比，第3個脈沖最后停留的電平不一樣，這里是低電平。分析過程跟上面一樣，當(dāng)計數(shù)器發(fā)生第3次溢出時，計數(shù)器依然重裝為0，此時CNT

至于其它不同的組合模式，這里就不一一分析了。我下面再放幾副圖進來，大家可以自行分析。

案例三：使用高級定時器，單脈沖模式，借助RCR寄存器實現(xiàn)3個PWM脈沖輸出。

條件：Down counting + PWM1，RCR=2; 極性選擇高有效 [CCxP=0]

圖[11]

案例四、使用高級定時器，單脈沖模式，借助RCR寄存器實現(xiàn)3個PWM脈沖輸出。

條件：Down counting + PWM2,RCR=2; 極性選擇高有效[CCxP=0]

圖[12]

案例五、使用高級定時器，單脈沖模式，借助RCR寄存器實現(xiàn)PWM脈沖輸出

條件：Center counting / pwm1/ RCR=6 極性選擇：高有效[CCxP=0]

圖[13]

最后小結(jié)下：

在使用定時器單脈沖輸出模式做指定個數(shù)PWM波形輸出時，我們要根據(jù)實際需求來選擇合適的pwm輸出模式、計數(shù)模式以及RCR寄存器的值。比方上面案例1與案例2的輸出波形不能說誰對誰錯，關(guān)鍵看你需要的是哪種輸出結(jié)果。另外，一種輸出結(jié)果可以有多種實現(xiàn)方案，比方上面案例2與案例3雖是不同的方案，但產(chǎn)生了相同的效果，此時我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景來選擇合適的方案。

好，關(guān)于定時器的單脈沖輸出模式的應(yīng)用就介紹到這里，大致介紹了單脈沖輸出模式的來龍去脈以及實現(xiàn)原理。我們常常使用單脈沖模式是輸出指定個數(shù)的PWM脈沖，當(dāng)然還有別的方式可以靈活使用，比方通過通過統(tǒng)計比較事件或更新事件后修改CCR等。