定時器應用之PWM輸出
1.1 TIM1_CH1N 與 TIM1_CH1 的區別
在剛準備使用定時器的時候，我看了下原理圖，發現對於定時器1，它的每一個輸出通道都是成對的，即TIM1_CH1N與TIM1_CH1兩個一組，通過網絡查詢後，明白了芯片這樣設計的原因。
TIM1是一個完整的電機控制用定時器外設，TIM1_CH1和TIM1_CH1N，用於驅動上下兩個功率管。如果Deadtime爲0，則 TIM1_CH1N是TIM1_CH1的反相，如果Deadtime不爲0，則在TIM1_CH1N上插入了Deadtime，防止上下功率管同時導通。
另外的兩類管腳定義：
TIM1_ETR是外部觸發輸入管腳；
TIM1_BKIN是故障信號，用來關閉TIM1的輸出。
1.2 定時器的配置及 PWM 的設置 1.2.1 定時器相關結構體
從固件庫裏的教程CHM獲取到的定時器相關的結構體。
TIM_BDTRInitTypeDef
BDTR structure definition
TIM_ICInitTypeDef
TIM Input Capture Init structure definition
TIM_OCInitTypeDef
TIM Output Compare Init structure definition
TIM_TimeBaseInitTypeDef
TIM Time Base Init structure definition
TIM_TypeDef
TIM
其中與PWM輸出有關的結構體主要爲：
TIM_TimeBaseInitTypeDef：定時器初始化配置結構體
TIM_OCInitTypeDef：定時器輸出比較結構體
1.2.2 定時器的三個速度
在剛開始學習定時器的時候，我對定時器的速度、技術速度都很迷糊，通過前面對STM32時鐘系統的學習，以及RCC庫裏面幾個函數的學習，總算明白了，定時器的這三個速度。
TIMxCLK（定時器的工作頻率）：這個頻率是我們在RCC裏面配置APB1或APB2總線時的頻率。
TIMx Counter Clock（定時器的計數頻率）：這個頻率是定時器對ARR寄存器內的值進行加數或是減數的速度。
以前在做51單片機編程的時候，這兩個頻率往往是一致的。所以，剛開始對這兩個頻率的理解上還是有點疑惑的。
TIMx Running @（定時器的作用頻率）：這個頻率表示定時器在這一次ARR寄存器開始累加或遞減到下一次ARR寄存器重裝所用的時間，這個頻率可以理解爲在以前的51單片機內我們定時器的定時週期。
對以上三個頻率理解清楚後，再對定時器進行初始化的配置就很清晰了。
1.2.3 定時器的配置
定時器的配置代碼
// Compute the prescaler value /
//TIM3CLK is 72 MHz
//TIM3 Counter Clock is 24 MHz
//TIM3 is running at 1 KHz
PrescalerValue = (unsigned int) (72000000 / 36000000) - 1;
PeriodValue = (unsigned int)( 36000000 / 1000 ) - 1;
三個頻率的設置：定時器工作頻率爲72MHz，定時器計數頻率36MHz，定時週期1KHz，通過這三個值，計算PrescalerValue 及PeriodValue的值。爲後面的結構體配置做準備。
關於定時器的工作頻率爲72MHz，與APB2的預分頻係數有關，=1則頻率不變，否則，頻率x2.
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設置APB1時鐘
// Time base configuration /
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PeriodValue;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0x0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_Period及 TIM_Prescaler的值通過前面的計算已經確定。其中TIM_Prescaler是確定定時器技術頻率，TIM_Period是確定定時週期的。
// PWM1 Mode configuration: Channel1 /
CCR_Val = (unsigned int) (PeriodValue / 2 ) ;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR_Val;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
//TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//選擇第二個通道輸出
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //選擇第二個通道輸出
以上是輸出比較結構體的配置，他最後決定了PWM的參數，PWM的頻率即前面的定時器定時週期。而佔空比是由TIM_Pulse確定的。其中佔空比公式爲：
DUTY = CCR寄存器的值 / ARR寄存器的值
DUTY = TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse / TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler-1
//TIM3->CCER &= 0xEEEF;
// TIM3 enable counter
TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);
定時器的最後使能配置。至此，有關定時器相關的結構體的配置就結束了。在配置完GPIO後就可以輸出PWM波了。實際上，程序流程上是先配置GPIO的，但我在學習PWM時，在GPIO上花費了大量的時間，也對GPIO理解更加深刻了。
雜談全文文字
12 MAY, 2011
STM32的時鐘系統
1.1 STM32 時鐘系統概述
在STM32中，有五個時鐘源，爲HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
①、HSI是高速內部時鐘，RC振盪器，頻率爲8MHz。
②、HSE是高速外部時鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率範圍爲4MHz~16MHz。
③、LSI是低速內部時鐘，RC振盪器，頻率爲40kHz。
④、LSE是低速外部時鐘，接頻率爲32.768kHz的石英晶體。
⑤、PLL爲鎖相環倍頻輸出，其時鐘輸入源可選擇爲HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇爲2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。
其中40kHz的LSI供獨立看門狗IWDG使用，另外它還可以被選擇爲實時時鐘RTC的時鐘源。另外，實時時鐘RTC的時鐘源還可以選擇LSE，或者是HSE的128分頻。RTC的時鐘源通過RTCSEL[1:0]來選擇。
STM32中有一個全速功能的USB模塊，其串行接口引擎需要一個頻率爲48MHz的時鐘源。該時鐘源只能從PLL輸出端獲取，可以選擇爲1.5分頻或者1分頻，也就是，當需要使用USB模塊時，PLL必須使能，並且時鐘頻率配置爲48MHz或72MHz。
另外，STM32還可以選擇一個時鐘信號輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇爲PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統時鐘。
系統時鐘SYSCLK，它是供STM32中絕大部分部件工作的時鐘源。系統時鐘可選擇爲PLL輸出、HSI或者HSE。系統時鐘最大頻率爲72MHz，它通過AHB分頻器分頻後送給各模塊使用，AHB分頻器可選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻。其中AHB分頻器輸出的時鐘送給5大模塊使用：
①、送給AHB總線、內核、內存和DMA使用的HCLK時鐘。
②、通過8分頻後送給Cortex的系統定時器時鐘。
③、直接送給Cortex的空閒運行時鐘FCLK。
④、送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設使用(PCLK1，最大頻率36MHz)，另一路送給定時器(Timer)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器2、3、4使用。
⑤、送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設使用(PCLK2，最大頻率72MHz)，另一路送給定時器(Timer)1倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器1使用。另外，APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻後送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇爲2、4、6、8分頻。
在以上的時鐘輸出中，有很多是帶使能控制的，例如AHB總線時鐘、內核時鐘、各種APB1外設、APB2外設等等。當需要使用某模塊時，記得一定要先使能對應的時鐘。
需要注意的是定時器的倍頻器，當APB的分頻爲1時，它的倍頻值爲1，否則它的倍頻值就爲2。
連接在APB1(低速外設)上的設備有：電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個單獨的48MHz時鐘信號，但它應該不是供USB模塊工作的時鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊工作的時鐘應該是由APB1提供的。
連接在APB2(高速外設)上的設備有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO口(PA~PE)、第二功能IO口。
下圖是STM32用戶手冊中的時鐘系統結構圖，通過該圖可以從總體上掌握STM32的時鐘系統。
1.2 STM32 時鐘的配置
以下代碼表示使用外部晶振，給整個系統提供振盪源。初始化外部晶振後，通過PLL倍頻，再給系統時鐘及掛載在AHB、APB1和APB2總線上的外設提供時鐘。
void RCC_Configuration(void)
{
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------使用外部晶振，並等待外部晶振起振
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//配置外部高速晶振
RCC_WaitForHSEStartUp();//等待外部高速晶振起振
//---------------------------------------------------------------
//----------------------------採用外部高速晶振做PLL源，並配置PLL
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9); //PLL配置
RCC_PLLCmd(ENABLE);//PLL使能
//---------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------配置總線頻率
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//設置AHB時鐘
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//設置APB1時鐘
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//設置APB2時鐘
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------------系統時鐘初始化
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//系統時鐘初始化
//---------------------------------------------------------------
//-------------------------------------------總線上外設時鐘初始化
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA
|RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC
|RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE
|RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_AFIO
|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4 | RCC_APB1Periph_USART2
|RCC_APB1Periph_USART3|RCC_APB1Periph_TIM2
, ENABLE );
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
}
一直想弄明白RCC配置裏面到底做了什麼，這次通過對這一系列函數的研究，總算明白了，STM32系統的時鐘配置，以及到底芯片及外設到底工作在一個什麼樣的頻率上。
