STM32之定时器
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本文为STM32定时器设计大体简介。
一、定时器简介
1、时钟来源
2、定时器结构(以基本定时器为例)
二、基本定时器的编程方法
1、基本定时器的寄存器
2、例程
/**
* @brief 定时器6的初始化，定时周期0.01s
* @param 无
* @retval 无
*/
void TIM6_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
/*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);
/* 时基初始化 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 99; //当定时器从0计数到99，即定时周期为100次
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; //设置预分频：10KHz
TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM6, ENABLE); //使能TIM6重载寄存器ARR
/* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
TIM_UpdateRequestConfig(TIM6,TIM_UpdateSource_Global);
/* 定时器6的上溢或下溢中断使能 */
TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);
/* 定时器6启动 */
TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); //使能定时器6
TIM_ClearITPendingBit(TIM6,TIM_IT_Update);
/* 定时器6的NVIC中断配置 */
NVIC_TIM6_Configuration();
}
三、疑惑与解答
以下问题皆以基本定时器为例进行阐述
1、何谓更新事件
更新事件就是指这个事件发生后，将会将定时器的寄存器进行更新，以使定时器工作在新的配置下，例如当一个定时周期结束(计数器上溢)或者其他事件。
2、何谓自动重装载寄存器(auto-reload register)
自动重装载寄存器决定了定时器的上溢时机，当定时器的计数器中数值达到了自动重装载寄存器规定的值，计数器就要归零。也就是说自动重装载寄存器决定了定时器的周期。假定TIMx_ARR=0x36，而且分频系数为1，则可以看到下边的情况。
3、自动重装载寄存器和预加载寄存器的区别与联系
当“TIMx_CR1.ARPE = 1”的时候，STM32中有自动重装载寄存器和预加载寄存器(TIMx_ARR)。
预加载寄存器是自动重装载寄存器的“影子”，也就是预加载寄存器是自动重装载寄存器的缓冲器。自动重装载寄存器的功能在2点已经说明，但是自动重装载寄存器不是用户用程序可以直接进行操作的，用户需要借助于预加载寄存器(缓冲区)才能访问它。
其目的是为了保证自动重装载寄存器在合适的时候被修改，不允许其随便被修改，否则可能导致在过渡的时候发生不期望的结果。
这是什么一个概念呢?
在定时器一个周期结束的时候，产生了一个更新中断，我们在中断服务程序中修改预加载寄存器(TIMx_ARR)，但是并没有直接写入到自动重装载寄存器。在中断刚一产生的时候(早于我们的服务程序)，原来TIMx_ARR的值被硬件自动装入自动重装载寄存器中。所以下一个定时器周期的长度取决于“原来TIMx_ARR的值”，而非我们在中断服务程序中的修改值。
那么什么时候，我们的修改值才起作用呢?
当下一个定时器周期结束的时候，我们对TIMx_ARR的修改值就被硬件自动写入到自动重装载寄存器中，所以我们的修改值在下下个定时器周期才起作用。
而当“TIMx_CR1.ARPE = 0”的时候，STM32中只有自动重装载寄存器(TIMx_ARR)，没有预加载寄存器。自动重装载寄存器没有缓冲区，对TIMx_ARR的修改，也就是直接对自动重装载寄存器的修改。
这种情形又怎样看呢?
在定时器一个周期结束的时候，产生了一个更新中断，我们在中断服务程序中修改自动重装载寄存器(TIMx_ARR)。所以下一个定时器周期的定时长度要取决于我们的这个修改值。
总结：
① TIMx_CR1.ARPE = 0，自动重装载寄存器没有缓冲区，对TIMx_ARR的修改直接影响下一个周期的定时长度。
② TIMx_CR1.ARPE = 1，自动重装载寄存器有缓冲区，对TIMx_ARR的修改影响的是下下一个周期的定时长度。
③ TIMx_CR1.ARPE = 1，自动重装载寄存器有缓冲区预加载寄存器(TIMx_ARR)，预加载寄存器更新到自动重装载寄存器的时机是：当定期器一个定时周期结束产生一个更新事件的时候。
④ TIMx_CR1.ARPE = 1，注意我们在写程序的时候，给TIMx_ARR赋值，并没有真正的写入到自动重装载寄存器中，而是写入到了预加载寄存器中。
当我们需要定时器以T1和T2交替工作：
⑤ TIMx_CR1.ARPE = 0，自动重装载寄存器没有缓冲区，我们是在T1定时周期已经开始一会儿的时候，才去设定定时周期T1长度;在T2定时周期已经开始一会儿的时候，才去设定定时周期T2长度。因为当T1结束的时候，中断发生后，我们在中断程序中设定定时周期为T2。其实，此时定时器周期T2已经开始一段时间了。要知道定时器一个周期结束的时候，硬件自动进入下一个周期的计数，而不受软件的控制。
⑥ TIMx_CR1.ARPE = 1，自动重装载寄存器有缓冲区，我们是在T1定时周期一开始，就去设定定时周期T1的长度;在T2定时周期一开始，就去设定定时周期T2的长度。因为当T1结束的时候，更新事件产生(中断也发生)，(我们在上一个定时周期的中断程序中已经设定定时周期为T2)，TIMx_ARR中的T2值被硬件更新进入到自动重装载寄存器中。
⑦ 当T1、T2两个周期都很大的时候，需要ticks比较多，两种方式都不会出现错误。
但是当T1、T2两个周期都很小的时候，需要ticks比较少，对于“TIMx_CR1.ARPE = 0”的情况，就有可能出现问题。因为有可能在T1定时周期已经超过T1时间长度的时候，才去设定定时周期T1;在T2周期已经超过T2时间长度的时候，才去设定定时周期T2。
总结：
在需要不断切换定时器的周期时，而且周期都比较短，程序员需要通过预加载寄存器配合自动重装载寄存器，来操作定时器，以保证定时器周期的平稳过渡。
自动重装载寄存器是预加载的，每次读写自动重装载寄存器时，实际上是通过读写预加载寄存器实现。根据TIMx_CR1 寄存器中的自动重装载预加载使能位(ARPE) ，写入预加载寄存器的内容能够立即或在每次更新事件时，传送到它的影子寄存器。
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