STM32定时器的预装寄存器及影子寄存器PSC—ARR-CCRx

在谈预装寄存器及影子寄存器的差别前，不妨先对STM32定时器的时基单元做个基本了解。STM32各系列的定时器结构和框架基本是一样的，时基单元也一样。 下面时基单元是以STM32F3系列为参考。

时基单元中的TIMx_PSC、 TIM_ARR两个寄存器加上捕捉比较模块中TIMX_CCR寄存器，它们都可以动态修改。不过他们的修改和生效可能不在同一个时刻，这里便引入了预装寄存器及影子寄存器的概念。要记住一点，真正在TIMER模块中起作用的是影子寄存器。

1、用户程序对TIMx_PSC寄存器值的修改或读取都是操作其预装载寄存器，其修改值只能通过更新事件后才能生效，即从TIMx_PSC的预装寄存器拷贝到TIMx_PSC的影子寄存器。

2、对于TIM_ARR寄存器的修改或读取，是直接操作影子寄存器还是先操作ARR的预装寄存器，等更新事件后拷贝到影子寄存器呢，这跟一个TIMx_CR1寄存器的ARPE位有关。如果ARPE=0，即不使用ARR的预装功能，则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作影子寄存器，新的ARR的值立即生效。否则，如果ARPE=1，即使用ARR的预装功能，则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作预装寄存器，直到发生更新事件后，ARR预装载寄存器的值才被拷贝到影子寄存器中。

同样，对于TIMx_CCR的修改和读取跟TIM_ARR寄存器的修改或读取类似。是直接操作CCR影子寄存器还是先操作CCR的预装载寄存器，等更新事件后拷贝到影子寄存器呢，这跟一个TIMx_CCMRx寄存器的OCxPE位有关。如果OCxPE=0，即不使用CCR的预装载功能，则修改TIMx_CCR寄存器的值就是操作影子寄存器，新的CCR的值立即生效。否则，如果OCxPE==1，即使用CCR的预装载功能，则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作预装载寄存器，要等到发生更新事件后，CCR预装载寄存器的值拷贝到影子寄存器中。

明白了OCxPE位的功用后，当OCxPE==1时，就不难理解为什么做OC比较输出时，发现修改CCR寄存器的值后可能需要最长1个ARR周期的延时后才能生效。

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在STM32参考手册的第13、14章中，都有一张定时器的框图，下面是第14章中定时器框图的局部，图中黄色框所示的是auto-reload register，在下面的第14.3.2节"Counter Modes"就解释了auto-reload register的用法。

在图中可以看到auto-reload register这个框有一个阴影，有些其它寄存器也有用阴影表示，如我用蓝色标出的Capture/Compare寄存器；有阴影的寄存器，表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器，一个是程序员可以写入或读出的寄存器，称为preload register(预装载寄存器)，另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器，称为shadow register(影子寄存器)；正如手册上的14.3.1节所说，根据TIMx_CR1寄存器中APRE位的设置，preload register的内容可以随时传送到shadow register，即两者是连通的(permanently)，或者在每一次更新事件(UEV)时才把preload register的内容传送到shadow register。

在图中用红线圈起的一个大写的U和一个向下的箭头，表示对应寄存器的影子寄存器可以在发生更新事件时，被更新为它的preload register的内容；而图中用绿线圈起的部分，表示对应的Autoreload register可以产生一个更新事件(U)或更新事件中断(UI)。

设计preload register和shadow register的好处是，所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preload register的内容，这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即软件更新preload register时，同时更新了shadow register，因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器，结果造成多个通道的时序不能同步，如果再加上其它因素(例如中断)，多个通道的时序关系有可能是不可预知的。

个人点评: 

1.  有影子寄存器的有3个：分频寄存器PSC，自动重装载ARR，自动捕获CCRx,注意，PSC，ARR，CCRx不是影子寄存器，而是它们对应的“预装载寄存器”；

2、影子寄存器才是真正起作用的寄存器，但是ST没有提供这个寄存器出来，只是提供出与之相对应的预装载寄存器，分别为“PSC,ARR,CCRx”

3、我们用户能接触到，能修改或读取的都是预装载寄存器，ST只是把它们开放出来(影子寄存器并没有开放给用户)，其实就是ARR寄存器，如：TIM1->ARR

4、从预装载寄存器ARR传送到影子寄存器，有两种方式，一种是立刻更新，一种是等触发事件之后更新；这两种方式主要取决于寄存器TIMx->CR1中的“APRE”位；

     4.1 ， APRE=0，当ARR值被修改时，同时马上更新影子寄存器的值；

     4.2 ， APRE=1，当ARR值被修改时，必须在下一次事件UEV发生后才能更新影子寄存器的值；

5、怎么样马上立刻更改影子寄存器的值，而不是下一个事件；方法如下：

     5.1 、将ARPE=0，TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, DISABLE );

     5.2     在ARPE=1，TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, ENABLE); 我们更改完预装载寄存器后，立刻设置UEV事件，即更改EGR寄存的UG位，如下：

                TIM1->ARR     =    period-1;     //设置周期
                TIM1->CCR1   =    period>>1;  //设置占空比 50%
                TIM_GenerateEventTIM1,TIM_EventSource_Update); //主动发生UEV事件,UG=1

6、传送过程示意图如下：