STM32H7通用定时器计数功能的使用

概述

1 STM32定时器介绍

1.1 认识通用定时器

1.2 通用定时器的特征

1.3 递增计数模式

1.4 时钟选择

2 STM32Cube配置定时器时钟

2.1 配置定时器参数

2.2 配置定时器时钟

3 STM32H7定时器使用

3.1 认识定时器的数据结构

3.2 计数功能实现

4 测试案例

4.1 代码实现

4.2 验证

概述

本文主要介绍STM32H7通用性定时器计数功能的用法，笔者以TIM2定时器为例，介绍如何通过配置参数，实现定制化时钟的需求。

1 STM32定时器介绍

1.1 认识通用定时器

STM32H7的通用定时器包括TIM2/TIM3/TIM4/TIM5，通用定时器包含一个 16 位或 32 位自动重载计数器，该计数器由可编程预分频器驱动。它们可用于多种用途，包括测量输入信号的脉冲宽度（输入捕获）或生成输出波形（输出比较和 PWM）。使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，可将脉冲宽度和波形周期从几微秒调制到几毫秒。

1.2 通用定时器的特征

通用 TIMx 定时器具有以下特性：
1） 16 位（ TIM3 和 TIM4）或 32 位（ TIM2 和 TIM5）递增、递减和递增/递减自动重载计数器

2）16 位可编程预分频器，用于对计数器时钟频率进行分频（可在运行时修改），分频系数介于 1 到 65535 之间。

3）多达 4 个独立通道，可用于：
– 输入捕获
– 输出比较
– PWM 生成（边沿和中心对齐模式）
– 单脉冲模式输出

4）使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路。

5）发生如下事件时生成中断/DMA 请求：
– 更新：计数器上溢/下溢、计数器初始化（通过软件或内部/外部触发）
– 触发事件（计数器启动、停止、初始化或通过内部/外部触发计数）
– 输入捕获
– 输出比较

6）支持定位用增量（正交）编码器和霍尔传感器电路

7）触发输入用作外部时钟或逐周期电流管理

1.3 递增计数模式

在递增计数模式下，计数器从 0 计数到自动重载值（ TIMx_ARR 寄存器的内容），然后重新从 0 开始计数并生成计数器上溢事件。每次发生计数器上溢时会生成更新事件，或将 TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位置 1（通过软件或使用从模式控制器）也可以生成更新事件。

通过软件将 TIMx_CR1 寄存器中的 UDIS 位置 1 可禁止 UEV 事件。这可避免向预装载寄存器写入新值时更新影子寄存器。在 UDIS 位写入 0 之前不会产生任何更新事件。不过，计数器和预分频器计数器都会重新从 0 开始计数（而预分频比保持不变）。此外，如果 TIMx_CR1寄存器中的 URS 位（更新请求选择）已置 1，则将 UG 位置 1 会生成更新事件 UEV，但不会将 UIF 标志置 1（因此，不会发送任何中断或 DMA 请求）。这样一来，如果在发生捕获事件时将计数器清零，将不会同时产生更新中断和捕获中断。发生更新事件时，将更新所有寄存器且将更新标志（ TIMx_SR 寄存器中的 UIF 位）置 1（取决于 URS 位）：
1）预分频器的缓冲区中将重新装载预装载值（ TIMx_PSC 寄存器的内容）
2）使用预装载值 (TIMx_ARR) 更新自动重载影子寄存器

以下各图以一些示例说明当 TIMx_ARR=0x36 时不同时钟频率下计数器的行为。

1.4 时钟选择

计数器时钟可由下列时钟源提供：
1）内部时钟 (CK_INT)

2）外部时钟模式 1：外部输入引脚 (TIx)

3）外部时钟模式 2：外部触发输入 (ETR)

4）外部触发输入 (ITRx)：使用一个定时器作为另一定时器的预分频器，例如，可将定时器13 配置为定时器 2 的预分频器。

2 STM32Cube配置定时器时钟

2.1 配置定时器参数

笔者使用STM32H7 的通用定时器TIM2，作为案例介绍通用定时器的用法：

2.2 配置定时器时钟

定时器的base时钟配置能为：200M Hz

配置完成后，就可以生成工程代码。

3 STM32H7定时器使用

3.1 认识定时器的数据结构

参数介绍：

参数名	说明
Prescaler	预分频系数
CounterMode	计数方式
Period	自动装载值
ClockDivision	时钟分频因子
RepetitionCounter	重复计数器的值
AutoReloadPreload	自动重载使能

3.2 计数功能实现

代码第44行：Prescaler = 199，由于定时器的base时钟为200M Hz, 此时定时器的计数时钟为

f = $\frac{200M Hz}{200}$ = 1M Hz

代码第45行：配置up计数模式

代码第46行：Period = 49，按照1M Hz计数，当计数个数达到50个时，产生一次中断

代码第47行：不分频base时钟

代码第48行：自动重载计数使能

4 测试案例

通过配置定时器的参数，实现1ms周期计数

4.1 代码实现

代码参数配置如下：

/* TIM2 init function */
void MX_TIM2_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 *//* USER CODE END TIM2_Init 0 */TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 *//* USER CODE END TIM2_Init 1 */htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 199;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 499;htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK){Error_Handler();}sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);/* USER CODE END TIM2_Init 2 */}