STM32通用定时器实现pwm输出、输入捕获
简介
以stm32f103rct6为例，下面说明如何使用通用定时器实现pwm输出
详细
stm32的定时器有多种类型，有RTC、基本定时器、通用定时器、高级定时器。下面我们选择通用定时器来实现pwm输出功能。
利用比较功能输出pwm
这里我选择TIM2定时器。
第一步：选择哪几个引脚输出pwm信号，这里我选择PA1、PA2，如下图：
第二步：使能外设时钟；使能GPIO的时钟，使能TIM2的时钟。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA
第三步：初始化GPIO功能（配置工作模式、io引脚、IO响应速度）
//PA1引脚GPIO初始化
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
//PA2引脚GPIO初始化
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
第四步：初始化timer（配置时钟分频、计数方式、自动重装值、预分频值）
//定时器初始化，时间基准是500微秒
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数方式
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Period = arr;//自动装载值
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Prescaler = psc;//预分频系数
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitTypeStruct);
第五步：初始化OC(OUTPUT COMPARE)（配置输出比较的模式、输出是否使能、输出的极性、比较值）
//channel2 初始化输出比较参数
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高电平有效
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = s_timer2_duty; //计时500ms后翻转一次
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStruct);
//channel3 初始化输出比较参数
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高电平有效
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = s_timer2_duty; //计时500ms后翻转一次
TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStruct);
第六步：配置定时器的中断
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3,ENABLE);
第七步：配置MVIC 中断优先级，并使能irq通道
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;//中断通道
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitTypeStruct);
最后一步，使能定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
演示效果如下：
使用软件仿真，利用逻辑分析仪观察波形，发现输出了两个互补pwm信号，占空比都是50%。
利用输入捕获功能测量pwm周期
对于输入捕获功能，我们可以按照以下步骤进行配置：
1、使能定时器及端口时钟，并设置引脚复用器映射和引脚模式等
2、初始化定时器参数,包含自动重装值，分频系数，计数方式等
3、设置通用定时器的输入捕获参数，开启输入捕获功能
4、开启捕获和定时器溢出（更新）中断
5、设置定时器中断优先级，使能定时器中断通道
6、编写定时器中断服务函数
7、使能定时器
以stm32f103rct6为例，这里我选择TIM3定时器的CH1做输入捕获，对应的引脚如下图：
核心代码如下：
第一步：使能定时器、gpio的时钟；初始化gpio
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能TIM3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA时钟
//PA3引脚GPIO初始化,用于捕获pwm信号
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
第二步：初始化定时器
//定时器初始化
TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数方式
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Period = arr;//自动装载值
TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Prescaler = psc;//预分频系数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitTypeStruct);
第三步：设置捕获参数
//channel1 设置捕获参数
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xf; //采样频率设为0.56MHz,连续采8次，可以滤掉14微秒的干扰
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //捕获极性
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //每检测到一个有效边沿就捕获一次
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStruct);
第四步：开启捕获和定时器溢出（更新）中断
//使能定时器的中断
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);
第五步：设置定时器中断优先级，使能定时器中断通道
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;//中断通道
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitTypeStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitTypeStruct);
第六步：编写定时器中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
//判断是否为定时器3产生的中断
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET)
{
if(s_tim3_IC_edge == 1) //一个pwm周期内计数器溢出计数
{
s_tim3_exceed++;
}
//要手动的清理中断标志位
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
}
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC1)==SET) //捕获中断
{
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //定时器3失能
//捕获到上边沿，计数值加一
s_tim3_IC_edge++;
if(s_tim3_IC_edge == 1)
{
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //timer3失能
TIM_SetCounter(TIM3, 0); //清除计数器
s_tim3_exceed = 0; //清除定时器溢出次数
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //timer3使能
}
else
{
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //timer3失能
s_tim3_IC_val = TIM_GetCapture1(TIM3);
s_tim3_IC_edge = 0;
}
//要手动的清理中断标志位
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC1);
}
}
第七步：使能定时器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //timer5使能
主任务负责读取pwm周期并重启定时器（这里通过RTOS周期执行任务实现）
tim.c
volatile uint16_t s_tim3_exceed = 0; //定时器计数溢出次数
volatile uint8_t s_tim3_IC_edge = 0; //捕获边沿计数
volatile uint16_t s_tim3_IC_val = 0; //存放计数器CNT的值
main.c
void vTask1( void *pvParameters )
{
volatile int i = 0, j = 0;
portTickType xLastWakeTime;
xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
/* 和大多数任务一样，本任务也处于一个死循环中 */
for( ;; )
{
uint16_t pwm_period;
pwm_period = timer_get_pwm_period();
TimerStart(timer3);
printf("pwm period is %hu ms\n", pwm_period);
//延迟1000ms
vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, 1000 / portTICK_RATE_MS);
//vTaskDelay(100 / portTICK_RATE_MS);
}
}
读取pwm周期的函数如下：
#define TIM3_ARR 2000 //自动重装值
#define TIM3_TIME_BASE (72000000/36000) //timer时基
#define SECONDS_TO_MICROSECONDS 1000000 //单位转换
uint16_t timer_get_pwm_period(void)
{
uint16_t ret;
ret = (s_tim3_IC_val + s_tim3_exceed*TIM3_ARR)*(SECONDS_TO_MICROSECONDS/TIM3_TIME_BASE);
ret = ret/1000; //微秒转化为毫秒
return ret;
}
目前没有硬件环境，后面有时间再补充实测结果。
总结
后面有时间再慢慢添加对timer的其他功能的理解。
附录
通用定时器模块框图：
