STM32F系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。該系列芯片按片內(nèi)Flash的大小可分為三大類：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

　　這篇文章主要談?wù)凷TM32F103的11個(gè)定時(shí)器的詳細(xì)介紹，一起來了解一下。

　　STM32F103的11個(gè)定時(shí)器詳解

　　STM32F103系列的單片機(jī)一共有11個(gè)定時(shí)器，其中：2個(gè)高級(jí)定時(shí)器、4個(gè)普通定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器、2個(gè)看門狗定時(shí)器、1個(gè)系統(tǒng)嘀嗒定時(shí)器。

　　出去看門狗定時(shí)器和系統(tǒng)滴答定時(shí)器的八個(gè)定時(shí)器列表：

　　8個(gè)定時(shí)器分成3個(gè)組；TIM1和TIM8是高級(jí)定時(shí)器、TIM2-TIM5是通用定時(shí)器、TIM6和TIM7是基本的定時(shí)器，這8個(gè)定時(shí)器都是16位的，它們的計(jì)數(shù)器的類型除了基本定時(shí)器TIM6和TIM7都支持向上，向下，向上/向下這3種計(jì)數(shù)模式。

　　計(jì)數(shù)器三種計(jì)數(shù)模式

　　向上計(jì)數(shù)模式：從0開始，計(jì)到arr預(yù)設(shè)值，產(chǎn)生溢出事件，返回重新計(jì)時(shí) 向下計(jì)數(shù)模式：從arr預(yù)設(shè)值開始，計(jì)到0，產(chǎn)生溢出事件，返回重新計(jì)時(shí) 中央對(duì)齊模式：從0開始向上計(jì)數(shù)，計(jì)到arr產(chǎn)生溢出事件，然后向下計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到1以后，又產(chǎn)生溢出，然后再從0開始向上計(jì)數(shù)。（此種技術(shù)方法也可叫向上/向下計(jì)數(shù)）

　　基本定時(shí)器（TIM6，TIM7）的主要功能： 只有最基本的定時(shí)功能，?；径〞r(shí)器TIM6和TIM7各包含一個(gè)16位自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器，由各自的可編程預(yù)分頻器驅(qū)動(dòng)。

　　通用定時(shí)器（TIM2~TIM5）的主要功能： 除了基本的定時(shí)器的功能外，還具有測量輸入信號(hào)的脈沖長度（ 輸入捕獲） 或者產(chǎn)生輸出波形（ 輸出比較和PWM）。

　　高級(jí)定時(shí)器（TIM1，TIM8）的主要功能： 高級(jí)定時(shí)器不但具有基本，通用定時(shí)器的所有的功能，還具有控制交直流電動(dòng)機(jī)所有的功能，你比如它可以輸出6路互補(bǔ)帶死區(qū)的信號(hào)，剎車功能等等。

　　通用定時(shí)器的時(shí)鐘來源; a：內(nèi)部時(shí)鐘（CK_INT）；b：外部時(shí)鐘模式1：外部輸入腳（TIx）；c：外部時(shí)鐘模式2：外部觸發(fā)輸入（ETR）；d：內(nèi)部觸發(fā)輸入（ITRx）：使用一個(gè)定時(shí)器作為另一個(gè)定時(shí)器的預(yù)分頻器。

　　通用定時(shí)期內(nèi)部時(shí)鐘的產(chǎn)生：

　　從截圖可以看到通用定時(shí)器（TIM2-7）的時(shí)鐘不是直接來自APB1，而是通過APB1的預(yù)分頻器以后才到達(dá)定時(shí)器模塊。

　　當(dāng)APB1的預(yù)分頻器系數(shù)為1時(shí)，這個(gè)倍頻器就不起作用了，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于APB1的頻率；當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為其它數(shù)值（即預(yù)分頻系數(shù)為2、4、8或16）時(shí)，這個(gè)倍頻器起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于APB1時(shí)鐘頻率的兩倍。

　　自動(dòng)裝在寄存器arr值的計(jì)算： Tout= （（arr+1）*（psc+1））/Tclk；Tclk：TIM3的輸入時(shí)鐘頻率（單位為Mhz）。 Tout：TIM3溢出時(shí)間（單位為us）。

　　計(jì)時(shí)1S，輸入時(shí)鐘頻率為72MHz，加入PSC預(yù)分頻器的值為35999，那么： （（1+psc ）/72M）*（1+arr ）=（（1+35999）/72M）*（1+arr）=1秒 則可計(jì)算得出自動(dòng)窗裝載寄存器arr=1999。

　　通用定時(shí)器PWM工作原理

　　以PWM模式2，定時(shí)器3向上計(jì)數(shù)，有效電平是高電平，定時(shí)器3的第3個(gè)PWM通道為例：

　　定時(shí)器3的第3個(gè)PWM通道對(duì)應(yīng)是PB0這引腳，三角頂點(diǎn)的值就是TIM3_ARR寄存器的值，上圖這條紅線的值就TIM3_CCR3 當(dāng)定時(shí)器3的計(jì)數(shù)器（TIM3_CNT）剛開始計(jì)數(shù)的時(shí)候是小于捕獲/比較寄存器（TIM3_CCR3）的值，此時(shí)PB0輸出低電平，隨著計(jì)數(shù)器（TIM3_CNT）值慢慢的增加。

　　當(dāng)計(jì)數(shù)器（TIM3_CNT）大于捕獲/比較寄存器（TIM3_CCR3）的值時(shí)，這時(shí)PB0電平就會(huì)翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，計(jì)數(shù)器（TIM3_CNT）的值繼續(xù)增加，

　　當(dāng)TIM3_CNT=TIM3_ARR的值時(shí)，TIM3_CNT重新回到0繼續(xù)計(jì)數(shù)，PB0電平翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，此時(shí)一個(gè)完整的PWM信號(hào)就誕生了。

　　PWM輸出模式

　　STM32的PWM輸出有兩種模式：

　　模式1和模式2，由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位確定的（“110”為模式1，“111”為模式2）。區(qū)別如下：

　　110：PWM模式1，在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT

　　在向下計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT》TIMx_CCR1時(shí)通道1為無效電平（OC1REF=0），否則為有效電平（OC1REF=1）。

　　111：PWM模式2－在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時(shí)通道1為有效電平，否則為無效電平。 由以上可知：

　　模式1和模式2正好互補(bǔ)，互為相反，所以在運(yùn)用起來差別也并不太大。而從計(jì)數(shù)模式上來看，PWM也和TIMx在作定時(shí)器時(shí)一樣，也有向上計(jì)數(shù)模式、向下計(jì)數(shù)模式和中心對(duì)齊模式

　　PWM的輸出管腳：不同的TIMx輸出的引腳是不同（此處設(shè)計(jì)管腳重映射） TIM3復(fù)用功能重映射：注：重映射是為了PCB的設(shè)計(jì)方便。值得一提的是，其分為部分映射和全部映射

　　PWM輸出頻率的計(jì)算：PWM輸出的是一個(gè)方波信號(hào)，信號(hào)的頻率是由TIMx的時(shí)鐘頻率和TIMx_ARR這個(gè)寄存器所決定的；輸出信號(hào)的占空比則是由TIMx_CRRx寄存器確： 占空比=（TIMx_CRRx/TIMx_ARR）*100% PWM頻率的計(jì)算公式為：

　　其中F就是PWM輸出的頻率，單位是：HZ; ARR就是自動(dòng)重裝載寄存器（TIMx_ARR）; PSC 就是預(yù)分頻器（TIMx_PSC）； 72M就是系統(tǒng)的頻率；STM32 高級(jí)定時(shí)器PWM的輸出。

　　一路帶死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM的波形圖

　　STM32F103VC這款單片機(jī)一共有2個(gè)高級(jí)定時(shí)器TIM1和TIM8，這2個(gè)高級(jí)定時(shí)器都可以同時(shí)產(chǎn)生3路互補(bǔ)帶死區(qū)時(shí)間的PWM信號(hào)和一路單獨(dú)的PWM信號(hào)，具有剎車輸入功能，在緊急的情況下這個(gè)剎車功能可以切斷PWM信號(hào)的輸出 還具有支持針對(duì)定位的增量（正交）編碼器和霍爾傳感器電路。

　　高級(jí)控制定時(shí)器（TIM1 和TIM8） 由一個(gè)16位的自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器組成，它由一個(gè)可編程的預(yù)分頻器驅(qū)動(dòng)，它適合多種用途，包含測量輸入信號(hào)的脈沖寬度（ 輸入捕獲） ，或者產(chǎn)生輸出波形（輸出比較、PWM、嵌入死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM等）。

　　使用定時(shí)器預(yù)分頻器和RCC時(shí)鐘控制預(yù)分頻器，可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度和波形周期從幾個(gè)微秒到幾個(gè)毫秒的調(diào)節(jié)。高級(jí)控制定時(shí)器（TIM1 和TIM8） 和通用定時(shí)器（TIMx） 是完全獨(dú)立的，它們不共享任何資源。

　　死區(qū)時(shí)間

　　H橋電路為避免由于關(guān)斷延遲效應(yīng)造成上下橋臂直通，有必要設(shè)置死區(qū)時(shí)間，死區(qū)時(shí)間可有效地避免延遲效應(yīng)所造成的一個(gè)橋臂未完全關(guān)斷，而另一橋臂又處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免直通炸開關(guān)管。

　　死區(qū)時(shí)間越大，電路的工作也就越可靠，但會(huì)帶來輸出波形的失真以及降低輸出效率。 死區(qū)時(shí)間小，輸出波形要好一些，但是會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性，一般這個(gè)死區(qū)時(shí)間設(shè)置為us級(jí)。

　　元器件死區(qū)時(shí)間是不可以改變的，它主要是取決于元器件的制作工藝和材料！原則上死區(qū)時(shí)間當(dāng)然越小越好。設(shè)置死區(qū)時(shí)間的目的，其實(shí)說白了就是為了電路的安全。最佳的設(shè)置方法是：在保證安全的前提下，設(shè)置的死區(qū)時(shí)間越小越好。以不炸功率管、輸出不短路為目的。

　　STM32死區(qū)時(shí)間探究

　　設(shè)置寄存器：就是剎車和死區(qū)控制寄存器（TIMx_BDTR），這個(gè)寄存器的第0—7位，這8個(gè)位就是用來設(shè)置死區(qū)時(shí)間的，使用如下：

　　以TIM1為例說明其頻率是如何產(chǎn)生的。定時(shí)器1適中產(chǎn)生路線：

　　系統(tǒng)時(shí)鐘-》 AHB預(yù)分頻 -》 APB2預(yù)分頻 –》 TIM1倍頻器–》 產(chǎn)生TIM1的時(shí)鐘系統(tǒng)

　　流程圖看可以看出，要想知道TIM1的時(shí)鐘，就的知道系統(tǒng)時(shí)鐘，AHB預(yù)分頻器的值，還有APB2預(yù)分頻器的值，只要知道了這幾個(gè)值，即可算出TIM1的時(shí)鐘頻率？

　　這些值從何來，在“SystemInit（）”這個(gè)時(shí)鐘的初始化函數(shù)中已經(jīng)給我們答案了，在這個(gè)函數(shù)中設(shè)置的系統(tǒng)時(shí)鐘是72MZ，AHB預(yù)分頻器和APB2預(yù)分頻器值都是設(shè)置為1，由此可算出：TIM1時(shí)鐘頻率：

　　72MHZ了，TDTS=1/72MHZ=13.89ns

　　Tdtg死區(qū)時(shí)間步進(jìn)值，它的值是定時(shí)器的周期乘以相應(yīng)的數(shù)字得到的。

　　下面看看官方給的公式如何使用，如下：

　　DTG［7:5］=0xx=》DT=DTG［6:0］×Tdtg，Tdtg=TDTS

　　首先由DTG［7:5］=0xx可以知道的是：DTG的第7位必須為0，剩余的0~6這7位可配置死區(qū)時(shí)間，假如TIM1的時(shí)鐘為72M的話，那么由公式Tdtg=TDTS可計(jì)算出：TDTS=1/72MHZ=13.89ns。

　　有了這個(gè)值，然后通過公式DT=DTG［6:0］×Tdtg即可計(jì)算出DT的值。

　　如果DTG的第0~6位均為0的話，DT=0

　　如果DTG的第0~6位均為1的話，DT=127*13.89ns=1764ns 如果TIM1的時(shí)鐘為72M的話，

　　公式1可設(shè)置的死區(qū)時(shí)間0~1764ns，也就是說：

　　如果你的項(xiàng)目需要輸出的PWM信號(hào)要求的死區(qū)時(shí)間是0——1764ns的時(shí)候你就可以用公式1

　　同樣可計(jì)算出4個(gè)公式的死去區(qū)間，如下：

　　公式1：DT=0~1764ns

　　公式2：DT=1777.9ns~3528.88ns 公式3：DT=3555.84ns~7000.56ns 公式4：DT=7111.68ns~14001.12ns

　　如何設(shè)置死區(qū)時(shí)間

　　假如我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)項(xiàng)目要求輸出的PWM信號(hào)中加入一個(gè)3us的死區(qū)時(shí)間因?yàn)?us這個(gè)值在第二個(gè)公式?jīng)Q定的死區(qū)范圍之內(nèi)所以選擇第二個(gè)公式。3000/（13.89*2）=108， 所以DTG［5:0］=108-64=44

　　所以DTG=127+44+32=203=0XCB，TIM1-》BDTR|=0Xcb

　　這里為什么要在加上一個(gè)32那？在公式2中DTG的第5位是一個(gè)X，也就是說這一位可以設(shè)置為高電平，也可以設(shè)置為低電平，在這里我們將這一位設(shè)置為了高電平，所有要在加上一個(gè)32.如此而已！