stm32f103定时器，STM32F103的11个定时器详解

　　STM32F系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

　　这篇文章主要谈谈STM32F103的11个定时器的详细介绍，一起来了解一下。

　　STM32F103的11个定时器详解

　　STM32F103系列的单片机一共有11个定时器，其中：2个高级定时器、4个普通定时器、2个基本定时器、2个看门狗定时器、1个系统嘀嗒定时器。

　　出去看门狗定时器和系统滴答定时器的八个定时器列表：

　　8个定时器分成3个组；TIM1和TIM8是高级定时器、TIM2-TIM5是通用定时器、TIM6和TIM7是基本的定时器，这8个定时器都是16位的，它们的计数器的类型除了基本定时器TIM6和TIM7都支持向上，向下，向上/向下这3种计数模式。

　　计数器三种计数模式

　　向上计数模式：从0开始，计到arr预设值，产生溢出事件，返回重新计时 向下计数模式：从arr预设值开始，计到0，产生溢出事件，返回重新计时 中央对齐模式：从0开始向上计数，计到arr产生溢出事件，然后向下计数，计数到1以后，又产生溢出，然后再从0开始向上计数。（此种技术方法也可叫向上/向下计数）

　　基本定时器（TIM6，TIM7）的主要功能： 只有最基本的定时功能，。基本定时器TIM6和TIM7各包含一个16位自动装载计数器，由各自的可编程预分频器驱动。

　　通用定时器（TIM2~TIM5）的主要功能： 除了基本的定时器的功能外，还具有测量输入信号的脉冲长度（ 输入捕获） 或者产生输出波形（ 输出比较和PWM）。

　　高级定时器（TIM1，TIM8）的主要功能： 高级定时器不但具有基本，通用定时器的所有的功能，还具有控制交直流电动机所有的功能，你比如它可以输出6路互补带死区的信号，刹车功能等等。

　　通用定时器的时钟来源; a：内部时钟（CK_INT）；b：外部时钟模式1：外部输入脚（TIx）；c：外部时钟模式2：外部触发输入（ETR）；d：内部触发输入（ITRx）：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器。

　　通用定时期内部时钟的产生：

　　从截图可以看到通用定时器（TIM2-7）的时钟不是直接来自APB1，而是通过APB1的预分频器以后才到达定时器模块。

　　当APB1的预分频器系数为1时，这个倍频器就不起作用了，定时器的时钟频率等于APB1的频率；当APB1的预分频系数为其它数值（即预分频系数为2、4、8或16）时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1时钟频率的两倍。

　　自动装在寄存器arr值的计算： Tout= （（arr+1）*（psc+1））/Tclk；Tclk：TIM3的输入时钟频率（单位为Mhz）。 Tout：TIM3溢出时间（单位为us）。

　　计时1S，输入时钟频率为72MHz，加入PSC预分频器的值为35999，那么： （（1+psc ）/72M）*（1+arr ）=（（1+35999）/72M）*（1+arr）=1秒 则可计算得出自动窗装载寄存器arr=1999。

　　通用定时器PWM工作原理

　　以PWM模式2，定时器3向上计数，有效电平是高电平，定时器3的第3个PWM通道为例：

　　定时器3的第3个PWM通道对应是PB0这引脚，三角顶点的值就是TIM3_ARR寄存器的值，上图这条红线的值就TIM3_CCR3 当定时器3的计数器（TIM3_CNT）刚开始计数的时候是小于捕获/比较寄存器（TIM3_CCR3）的值，此时PB0输出低电平，随着计数器（TIM3_CNT）值慢慢的增加。

　　当计数器（TIM3_CNT）大于捕获/比较寄存器（TIM3_CCR3）的值时，这时PB0电平就会翻转，输出高电平，计数器（TIM3_CNT）的值继续增加，

　　当TIM3_CNT=TIM3_ARR的值时，TIM3_CNT重新回到0继续计数，PB0电平翻转，输出低电平，此时一个完整的PWM信号就诞生了。

　　PWM输出模式

　　STM32的PWM输出有两种模式：

　　模式1和模式2，由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位确定的（“110”为模式1，“111”为模式2）。区别如下：

　　110：PWM模式1，在向上计数时，一旦TIMx_CNT

　　在向下计数时，一旦TIMx_CNT》TIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0），否则为有效电平（OC1REF=1）。

　　111：PWM模式2－在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。 由以上可知：

　　模式1和模式2正好互补，互为相反，所以在运用起来差别也并不太大。而从计数模式上来看，PWM也和TIMx在作定时器时一样，也有向上计数模式、向下计数模式和中心对齐模式

　　PWM的输出管脚：不同的TIMx输出的引脚是不同（此处设计管脚重映射） TIM3复用功能重映射：注：重映射是为了PCB的设计方便。值得一提的是，其分为部分映射和全部映射

　　PWM输出频率的计算：PWM输出的是一个方波信号，信号的频率是由TIMx的时钟频率和TIMx_ARR这个寄存器所决定的；输出信号的占空比则是由TIMx_CRRx寄存器确： 占空比=（TIMx_CRRx/TIMx_ARR）*100% PWM频率的计算公式为：

　　其中F就是PWM输出的频率，单位是：HZ; ARR就是自动重装载寄存器（TIMx_ARR）; PSC 就是预分频器（TIMx_PSC）； 72M就是系统的频率；STM32 高级定时器PWM的输出。

　　一路带死区时间的互补PWM的波形图

　　STM32F103VC这款单片机一共有2个高级定时器TIM1和TIM8，这2个高级定时器都可以同时产生3路互补带死区时间的PWM信号和一路单独的PWM信号，具有刹车输入功能，在紧急的情况下这个刹车功能可以切断PWM信号的输出 还具有支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路。

　　高级控制定时器（TIM1 和TIM8） 由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的预分频器驱动，它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度（ 输入捕获） ，或者产生输出波形（输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM等）。

　　使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。高级控制定时器（TIM1 和TIM8） 和通用定时器（TIMx） 是完全独立的，它们不共享任何资源。

　　死区时间

　　H桥电路为避免由于关断延迟效应造成上下桥臂直通，有必要设置死区时间，死区时间可有效地避免延迟效应所造成的一个桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状态，避免直通炸开关管。

　　死区时间越大，电路的工作也就越可靠，但会带来输出波形的失真以及降低输出效率。 死区时间小，输出波形要好一些，但是会降低系统的可靠性，一般这个死区时间设置为us级。

　　元器件死区时间是不可以改变的，它主要是取决于元器件的制作工艺和材料！原则上死区时间当然越小越好。设置死区时间的目的，其实说白了就是为了电路的安全。最佳的设置方法是：在保证安全的前提下，设置的死区时间越小越好。以不炸功率管、输出不短路为目的。

　　STM32死区时间探究

　　设置寄存器：就是刹车和死区控制寄存器（TIMx_BDTR），这个寄存器的第0—7位，这8个位就是用来设置死区时间的，使用如下：

　　以TIM1为例说明其频率是如何产生的。定时器1适中产生路线：

　　系统时钟-》 AHB预分频 -》 APB2预分频 –》 TIM1倍频器–》 产生TIM1的时钟系统

　　流程图看可以看出，要想知道TIM1的时钟，就的知道系统时钟，AHB预分频器的值，还有APB2预分频器的值，只要知道了这几个值，即可算出TIM1的时钟频率？

　　这些值从何来，在“SystemInit（）”这个时钟的初始化函数中已经给我们答案了，在这个函数中设置的系统时钟是72MZ，AHB预分频器和APB2预分频器值都是设置为1，由此可算出：TIM1时钟频率：

　　72MHZ了，TDTS=1/72MHZ=13.89ns

　　Tdtg死区时间步进值，它的值是定时器的周期乘以相应的数字得到的。

　　下面看看官方给的公式如何使用，如下：

　　DTG［7:5］=0xx=》DT=DTG［6:0］×Tdtg，Tdtg=TDTS

　　首先由DTG［7:5］=0xx可以知道的是：DTG的第7位必须为0，剩余的0~6这7位可配置死区时间，假如TIM1的时钟为72M的话，那么由公式Tdtg=TDTS可计算出：TDTS=1/72MHZ=13.89ns。

　　有了这个值，然后通过公式DT=DTG［6:0］×Tdtg即可计算出DT的值。

　　如果DTG的第0~6位均为0的话，DT=0

　　如果DTG的第0~6位均为1的话，DT=127*13.89ns=1764ns 如果TIM1的时钟为72M的话，

　　公式1可设置的死区时间0~1764ns，也就是说：

　　如果你的项目需要输出的PWM信号要求的死区时间是0——1764ns的时候你就可以用公式1

　　同样可计算出4个公式的死去区间，如下：

　　公式1：DT=0~1764ns

　　公式2：DT=1777.9ns~3528.88ns 公式3：DT=3555.84ns~7000.56ns 公式4：DT=7111.68ns~14001.12ns

　　如何设置死区时间

　　假如我们设计了一个项目要求输出的PWM信号中加入一个3us的死区时间因为3us这个值在第二个公式决定的死区范围之内所以选择第二个公式。3000/（13.89*2）=108， 所以DTG［5:0］=108-64=44

　　所以DTG=127+44+32=203=0XCB，TIM1-》BDTR|=0Xcb

　　这里为什么要在加上一个32那？在公式2中DTG的第5位是一个X，也就是说这一位可以设置为高电平，也可以设置为低电平，在这里我们将这一位设置为了高电平，所有要在加上一个32.如此而已！