詳解CKS32F107xx系列的定時器同步功能

MCU微課堂

CKS32F107xx TIM（四）

第四十八期 2024.11.22

定時器同步

CKS32F107xx系列部分定時器在內(nèi)部是相連的，可用于定時器同步或鏈接，方便用戶配置不同的同步模式，以便在電機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集和PWM信號生成等應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時間序列和多通道的同步操作。本節(jié)課我們將圍繞定時器同步功能概述展開，并以其中一種功能為例——將定時器2給定時器3當(dāng)預(yù)分頻器，最終級聯(lián)同步PWM輸出。

依據(jù)《CKS32F107xx參考手冊》的從模式控制寄存器相關(guān)章節(jié)得知，并非任意兩個定時器都能任意級聯(lián)，硬件方面是固定的，若某個產(chǎn)品中沒有相應(yīng)的定時器，則對應(yīng)的觸發(fā)信號ITRx也不存在。如下表1所示。

表1 普通輸入捕獲概覽圖

如下圖1所示，TIM2更新事件的輸出信號TRGO1可以連接到TIM3的內(nèi)部觸發(fā)信號線ITR1（可由表1查閱得知），作為TIM3 的時鐘輸入。

圖1 主從定時器示例

要使TIM2和TIM3級聯(lián)同步輸出PWM波形，我們還會用到控制寄存器2（TIMx_CR2）和從模式控制寄存器（TIMx_SMCR）。接下來我們簡單介紹下這兩個寄存器。

首先是控制寄存器2（TIMx_CR2），該寄存器的各位描述如下圖所示：

圖2 TIMx_CR2

關(guān)于該寄存器的詳細(xì)說明，請參照《CKS32F107xx參考手冊》。這里我們用到的是主模式選擇位域MMS，此部分由3位組成。共有8種模式可供選擇，因?yàn)槲覀兪褂玫氖歉履Ｊ?，所以必須設(shè)置為010。

接下來我們介紹從模式控制寄存器（TIMx_SMCR），該寄存器的各位描述如下圖所示：

圖3 TIMx_SMCR

在該寄存器中，我們用到了SMS和TS位域，均由3位組成，各有8種不同模式組合。其中SMS控制從模式選擇，這里我們配置成100，選擇門控模式，確保從定時器的開始和結(jié)束都是由主定時器的輸出信號控制。TS控制觸發(fā)選擇，根據(jù)表1描述得知，我們必須配置成001。

定時器級聯(lián)同步輸出PWM配置操作

通過上述對定時器功能的描述，下面我們要實(shí)現(xiàn)TIM2發(fā)生事件更新時發(fā)送觸發(fā)信號驅(qū)動TIM3計(jì)數(shù)，并使能兩個定時器在PWM1模式下由定時器通道1輸出PWM波形。編程的要點(diǎn)如下所示。

1、配置PA0和PA6引腳為復(fù)用輸出功能

我們調(diào)用如下函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

void TIM_GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_6;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

2、TIM2配置為主定時器

TIM2配置為PWM1模式輸出，使能主從模式，并選擇更新事件作為觸發(fā)輸出，主要代碼如下：

void TIM2_Master_Mode_Configuration(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM2_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef TIM2_OCInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

/* Time Base Configuration */

TIM2_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8;

TIM2_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM2_TimeBaseStructure.TIM_Period = 79;

TIM2_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM2_TimeBaseStructure);

/* TIM2 Channel 1 Configuration in PWM1 mode */

TIM2_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM2_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM2_OCInitStructure.TIM_Pulse = 40 ;

TIM2_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

TIM_OC1Init(TIM2, &TIM2_OCInitStructure);

TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);

/* Master Mode selection */

TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);

}

從上述代碼可得知，TIM2CLK固定為72MHz，TIM2預(yù)分頻為8，因此主定時器TIM2計(jì)數(shù)器時鐘頻率為8MHz頻率，則TIM2頻率=TIM2計(jì)數(shù)器時鐘/(TIM2_Period + 1)=100KHz，占空比為TIM2_CCR1/(TIM2_ARR + 1) = 50%。

3、TIM3配置為從定時器

TIM3配置為門控模式，并選擇ITR1作為輸入，主要代碼如下：

void TIM3_Slave_Mode_Configuration(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM3_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef TIM3_OCInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

/* Time Base Configuration */

TIM3_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;

TIM3_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM3_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4;

TIM3_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM3_TimeBaseStructure);

/* TIM3 Channel 1 Configuration in PWM1 mode */

TIM3_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM3_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM3_OCInitStructure.TIM_Pulse = 2;

TIM3_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

TIM_OC1Init(TIM3, &TIM3_OCInitStructure);

/* Slave Mode selection: TIM3 */

TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Gated);

TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_ITR1);

}

從上述代碼可得知，從定時器TIM3頻率為(TIM2 frequency)/ (TIM3 period + 1)=20kHz，占空比為TIM3_CCR1/(TIM3_ARR + 1) = 40%。

4、主函數(shù)

初始化主從定時器，最終實(shí)現(xiàn)級聯(lián)同步PWM輸出，主要代碼如下：

int main(void)

{

TIM_GPIO_Configuration();

TIM3_Slave_Mode_Configuration();

TIM2_Master_Mode_Configuration();

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); /* Enable TIM2 Counter */

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); /* Enable TIM3 Counter */

while(1)

{

}

}

至此，用示波器測量PA0和PA6引腳的波形(注意共地)；下載程序，調(diào)節(jié)示波器，可在示波器看到有PWM波形輸出，如下圖4所示：

圖4PWM波形輸出