工程师笔记|高精度定时器的同步功能

1.引言

STM32G474 所含的高精度定时器(HRTIMER)其实包含了多个定时器，多个定时器之间可以单独工作，也可以进行同步，且高精度定时器还能与片上的其他定时器以及其他芯片进行同步，本文将对高精度定时器的同步功能进行介绍。

2.定时器同步结构

HRTIME 的整体架构如下图所示，内含由 7 个定时器，主定时器 Master timer 与子定时器Timer A~F，为 1 主 6 从结构，同步功能主要分为两部分：

• 内部同步：各定时器通过内部的 Cross-timer counter reset bus 互连，见图中红框标识部分；

• 外部同步：主定时器通过 External Synchronization input/output 单元与片上其他定时器以及片外其他 MCU 的定时器进行同步，如图中绿框标识部分。

整个同步功能的主体是主定时器，其主要作用就是用来给所有子定时器提供统一的同步事件，以及将同步事件提供给外部或是接收外部输入的同步事件。另外子定时器也可将自身的某些事件作为同步事件发送到 Cross-timer counter reset bus 上。在同步功能中，将提供同步信号的定时器称为主，接收同步信号的称为从。在接收到同步信号后，从定时器将自身的计数器复位到 0 或是启动计数，从而与主定时器实现同步或形成一定的移相。

3.高精度定时器内部同步

通过内部的互联总线 Cross-timer counter reset bus，除主定时器 Master Timer 外,每个定时器都可以接收总线上其他定时器发出的同步信号，同时所有定时器都可将自身的某些事件作为同步信号发送到总线上。

以定时器 Timer A 为例，其可以接收到来自 Cross-timer counter reset bus的同步事件包括：

• Master timer period event

• Master timer cmp1/2/3/4 event

• Timer B cmp1/2/4 event

• Timer C cmp1/2/4 event

• Timer D cmp1/2/4 event

• Timer E cmp1/2/4 event

• Timer F cmp1/2 event

通过 Cross-timer counter reset bus，可以将所有的子定时器都与主定时器进行同步，也可以将所有的定时器分为几组，分别工作。下面以子定时器都与主定时器同步为例进行说明，借助 CubeMx 配置工具，轻松完成如下图所示的四相 90°交错 PWM 的产生。

Master Timer 的 PER/CMP1/CMP2/CMP3 事件分别作为 Timer A/B/C/D 的同步源，复位对应的定时器计数器。在子定时器中，分别选择对应的来自 Master Timer 的事件作为自身的同步源。在 CubeMx 中的相关配置如下的截图(截图仅示意同步功能部分的配置)。Master Timer 中的配置:

更加简单的方式是在使能 CMP/1/2/3 后，直接选择 interleaved Mode 的 Quad 选项，这样CMP1/2/3 就会自动等于 PER/4，(PER*2)/4，(PER*3)/4，后续即使 Timer_PER 的值更新，CMP1/2/3 也会按照该规则自动更新，无需软件参与。