STM32定時計算詳解

STM32之定時器

時間=次數x1/頻率

((1+TIM_Prescaler )/72M)*(1+TIM_Period )=((1+7199)/72M)*(1+9999)=1秒

一、定時器簡介

1、時鐘來源

2、定時器結構（以基本定時器爲例）

二、基本定時器的編程方法

1、基本定時器的寄存器

2、例程

 

/**
  * @brief  定時器6的初始化，定時週期0.01s
  * @param  無
  * @retval 無
  */
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);
    
    /* 時基初始化 */         
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 99;          //當定時器從0計數到99，即定時週期爲100次
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199;     //設置預分頻：10KHz
    TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM6, ENABLE);             //使能TIM6重載寄存器ARR
    
    /* 設置更新請求源只在計數器上溢或下溢時產生中斷 */
    TIM_UpdateRequestConfig(TIM6,TIM_UpdateSource_Global);
    /* 定時器6的上溢或下溢中斷使能 */
    TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);
    /* 定時器6啓動 */
    TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);                          //使能定時器6
    TIM_ClearITPendingBit(TIM6,TIM_IT_Update);
    /* 定時器6的NVIC中斷配置 */
    NVIC_TIM6_Configuration(); 
}

三、疑惑與解答

　　以下問題皆以基本定時器爲例進行闡述　

1、何謂更新事件

　　更新事件就是指這個事件發生後，將會將定時器的寄存器進行更新，以使定時器工作在新的配置下，例如當一個定時週期結束（計數器上溢）或者其他事件。

2、何謂自動重裝載寄存器（auto-reload register）

　　自動重裝載寄存器決定了定時器的上溢時機，當定時器的計數器中數值達到了自動重裝載寄存器規定的值，計數器就要歸零。也就是說自動重裝載寄存器決定了定時器的週期。假定TIMx_ARR=0x36，而且分頻係數爲1，則可以看到下邊的情況。

3、自動重裝載寄存器和預加載寄存器的區別與聯繫

　　　當“TIMx_CR1.ARPE = 1”的時候，STM32中有自動重裝載寄存器和預加載寄存器（TIMx_ARR）。

　　預加載寄存器是自動重裝載寄存器的“影子”，也就是預加載寄存器是自動重裝載寄存器的緩衝器。自動重裝載寄存器的功能在2點已經說明，但是自動重裝載寄存器不是用戶用程序可以直接進行操作的，用戶需要藉助於預加載寄存器（緩衝區）才能訪問它。

　　其目的是爲了保證自動重裝載寄存器在合適的時候被修改，不允許其隨便被修改，否則可能導致在過渡的時候發生不期望的結果。

　　這是什麼一個概念呢？

　　在定時器一個週期結束的時候，產生了一個更新中斷，我們在中斷服務程序中修改預加載寄存器（TIMx_ARR），但是並沒有直接寫入到自動重裝載寄存器。在中斷剛一產生的時候（早於我們的服務程序），原來TIMx_ARR的值被硬件自動裝入自動重裝載寄存器中。所以下一個定時器週期的長度取決於“原來TIMx_ARR的值”，而非我們在中斷服務程序中的修改值。

　　那麼什麼時候，我們的修改值才起作用呢？

　　當下一個定時器週期結束的時候，我們對TIMx_ARR的修改值就被硬件自動寫入到自動重裝載寄存器中，所以我們的修改值在下下個定時器週期才起作用。

　　而當“TIMx_CR1.ARPE = 0”的時候，STM32中只有自動重裝載寄存器（TIMx_ARR），沒有預加載寄存器。自動重裝載寄存器沒有緩衝區，對TIMx_ARR的修改，也就是直接對自動重裝載寄存器的修改。

　　這種情形又怎樣看呢？

　　在定時器一個週期結束的時候，產生了一個更新中斷，我們在中斷服務程序中修改自動重裝載寄存器（TIMx_ARR）。所以下一個定時器週期的定時長度要取決於我們的這個修改值。

總結：

　　① TIMx_CR1.ARPE = 0，自動重裝載寄存器沒有緩衝區，對TIMx_ARR的修改直接影響下一個週期的定時長度。

　　② TIMx_CR1.ARPE = 1，自動重裝載寄存器有緩衝區，對TIMx_ARR的修改影響的是下下一個週期的定時長度。

      ③ TIMx_CR1.ARPE = 1，自動重裝載寄存器有緩衝區預加載寄存器（TIMx_ARR），預加載寄存器更新到自動重裝載寄存器的時機是：當定期器一個定時週期結束產生一個更新事件的時候。

　　④ TIMx_CR1.ARPE = 1，注意我們在寫程序的時候，給TIMx_ARR賦值，並沒有真正的寫入到自動重裝載寄存器中，而是寫入到了預加載寄存器中。

　　當我們需要定時器以T1和T2交替工作：

　　⑤ TIMx_CR1.ARPE = 0，自動重裝載寄存器沒有緩衝區，我們是在T1定時週期已經開始一會兒的時候，纔去設定定時週期T1長度；在T2定時週期已經開始一會兒的時候，纔去設定定時週期T2長度。因爲當T1結束的時候，中斷髮生後，我們在中斷程序中設定定時週期爲T2。其實，此時定時器週期T2已經開始一段時間了。要知道定時器一個週期結束的時候，硬件自動進入下一個週期的計數，而不受軟件的控制。

　　⑥  TIMx_CR1.ARPE = 1，自動重裝載寄存器有緩衝區，我們是在T1定時週期一開始，就去設定定時週期T1的長度；在T2定時週期一開始，就去設定定時週期T2的長度。因爲當T1結束的時候，更新事件產生（中斷也發生），（我們在上一個定時週期的中斷程序中已經設定定時週期爲T2），TIMx_ARR中的T2值被硬件更新進入到自動重裝載寄存器中。

　　⑦ 當T1、T2兩個週期都很大的時候，需要ticks比較多，兩種方式都不會出現錯誤。

　　　但是當T1、T2兩個週期都很小的時候，需要ticks比較少，對於“TIMx_CR1.ARPE = 0”的情況，就有可能出現問題。因爲有可能在T1定時週期已經超過T1時間長度的時候，纔去設定定時週期T1；在T2週期已經超過T2時間長度的時候，纔去設定定時週期T2。

總結：

　　在需要不斷切換定時器的週期時，而且週期都比較短，程序員需要通過預加載寄存器配合自動重裝載寄存器，來操作定時器，以保證定時器週期的平穩過渡。　　

自動重裝載寄存器是預加載的，每次讀寫自動重裝載寄存器時，實際上是通過讀寫預加載寄存器實現。根據TIMx_CR1 寄存器中的自動重裝載預加載使能位(ARPE) ，寫入預加載寄存器的內容能夠立即或在每次更新事件時，傳送到它的影子寄存器。　　　　　　　　　　　　　　　　摘自《STM32中文版芯片手冊》