正点原子--STM32定时器学习笔记(1)

news2024/9/20 7:52:33

这部分是笔者对基本定时器的理论知识进行学习与总结！，主要记录自己在学习过程中遇到的重难点，其他一些基础点就一笔带过了！

1. 定时器概述

1.1 软件定时原理

使用纯软件（CPU死等）的方式实现定时（延时）功能。

比如想要延时1s，那么CPU就卡在延时函数里1s，什么事情都不能干，就会大大占用CPU资源。

软件定时不精准的原因：
1.函数调用有一个压栈和出栈的过程，压栈和出栈也需要消耗时间。
2.stm32是arm架构，有三级流水线，（流水线可以在一个时钟周期内同时处理多个指令的不同阶段，降低了单个指令的执行时间。），所以指令执行的时间是不确定的。
因为有压栈出栈的不确定，以及流水线指令执行时间的不确定，导致软件编写的函数是一个不精准的延时。

1.2 定时器定时原理

使用精准的时钟源，通过硬件的方式，实现定时功能；定时器核心就是计数器。

时钟源(CLK)通过预分频器(PSC)分频，得到TIM CLK(定时器工作的时钟频率)，每来一个时钟，计数器就计一个数，当计数值到达自动重装载值时产生事件/中断，达到计时的效果。

1.3 定时器分类

1.4 定时器特性表

说明：

计数器位数表示定时器可以计数的值，16位可以计数2^16 = 65536个数，计数范围0~65535；

当计数时间到后会产生DMA请求；

1.5 基本、通用、高级定时器的功能整体区别

从基本定时器到通用定时器到高级定时器层层迭代！基本定时器具有的功能通用定时器都有，通用定时器具有的功能高级定时器都有。

2. 基本定时器简介

基本定时器有两个，TIM6和TIM7

主要特性：

16位递增计数器（计数值范围：0~65535），16位预分频器（分频系数：1~65536）

定时器溢出时，会产生触发信号，用于触发DAC，进行数模转换；

在更新事件（计数器溢出）时，会产生中断/DMA请求。

3. 基本定时器框图

流程框图分析：首先时钟源经过控制器来到预分频器PSC里，经过分频之后得到计数器的真正工作频率CK_CNT，每来一个时钟则计数器自增1，当计数值等于ARR(影子寄存器)的值时，会产生溢出，即产生事件/中断。

第①部分：定时器时钟TIMxCLK,即内部时钟CK_INT;

第②部分：控制器控制CNT计数器复位、使能、计数；当CNT计数器溢出时触发控制器产生触发输出信号TRGO，触发一次DAC数模转换。

第③部分：

影子寄存器：是实际起作用的寄存器，不能直接访问，而ARPE位决定了ARR是否具有缓冲，当设置为有缓冲时，ARR的预装载寄存器写入某个值，这个值不会立即起作用，必须等到更新事件发生时，才会把ARR的预装载寄存器的值转移到影子寄存器，从而真正起作用生效；而设置无缓冲时，给ARR的预装载寄存器写入某个值，它会立即转移到影子寄存器中，会立即生效。

预装载寄存器实际上起到一个缓冲的作用。

特别说明：

两者区别：计数器溢出时，默认会产生事件，也可以人为设置为不产生事件；而中断和DMA请求是默认不产生，可以人为的配置它产生。
总的来说，当计数器溢出时，事件会默认产生，中断和DMA输出默认不产生。

产生更新事件后，会让预装载寄存器的值加载到对应的影子寄存器当中。预装载寄存器是黑色的那个框框，影子寄存器是灰色的那个矩形。

时钟树分析

在《STM32F103系列数据手册》中可以找到该模块框图，由图知，TIM6和TIM7挂载在APB1总线，该总线的最高频率为36M。

由时钟树得知，想要TIM2~TIM7的时钟频率为72MHz，就要对AHB、APB1进行分频配置，下面两张图分别是通过STM32CubeMX配置的时钟树，以及正点原子官方给的sys.c文件中的时钟树配置，配置效果都是一样，对AHB进行1分频，APB1进行2分频，APB2进行1分频。当SYSCLK为最大72MHz时，AHB进行1分频为72M，APB1进行2分频为36M，因为此时APB1的预分频系数≠1，所以输入到定时器2~7的TIMXCLK为36M*2=72M。