文章目錄

• 前言
• 高級(jí)定時(shí)器
• PWM模式
• • 互補(bǔ)通道與剎車
  • 重要寄存器

前言

從本文開(kāi)始，介紹F429的高級(jí)時(shí)鐘特性。本文主要介紹高級(jí)時(shí)鐘的PWM功能的應(yīng)用。關(guān)于PWM，本文重點(diǎn)介紹實(shí)現(xiàn)帶有斷路功能的雙通道互補(bǔ)無(wú)延時(shí)的PWM波的實(shí)現(xiàn)方式。

本文主要參考文獻(xiàn)為：

• ST.RM0090 參考手冊(cè)
• 劉火良.STM32庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南.機(jī)械工業(yè)出版社

更新列表：

• 2021.02.23——更新關(guān)于OSSI與OSSR分析。
• 2021.04.16——更新關(guān)于PWM時(shí)序

高級(jí)定時(shí)器

本文不打算詳細(xì)介紹高級(jí)定時(shí)器的每個(gè)特點(diǎn)，因?yàn)楦呒?jí)定時(shí)器的內(nèi)容太多瑣碎與復(fù)雜。本文決定通過(guò)以實(shí)驗(yàn)的方式，分別介紹高級(jí)定時(shí)器的三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：

• PWM波輸出
• 輸入捕獲
• 編碼器功能

通過(guò)三個(gè)比較常用的應(yīng)用場(chǎng)景，比較全面的將高級(jí)定時(shí)器分解介紹。若以后遇到其他的應(yīng)用場(chǎng)景，再詳細(xì)介紹。

首先，我們看一下官方提供的高級(jí)定時(shí)器框圖。該框圖相對(duì)于基本定時(shí)器十分復(fù)雜，先大致了解一下即可。在此處，本文重點(diǎn)介紹高級(jí)定時(shí)器與芯片外部的接口。在框圖中，輸入接口在框圖的左邊，輸出接口在框圖的右邊。通過(guò)觀察該框圖，可以了解到:F429的高級(jí)定時(shí)器與外部的物理接口可以大致分成以下三種類型：

外部觸發(fā)輸出接口 TIMx_ETR。

剎車輸入接口 TIMx_BKIN

四通道接口

其中，前兩種接口在圖上比較明確不再詳細(xì)展開(kāi)，下面重點(diǎn)講解一下四通道接口：
在高級(jí)定時(shí)器中，每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)通道。而每個(gè)通道與芯片外部都有對(duì)應(yīng)的物理接口。需要注意的是，其中輸入接口是的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過(guò)寄存器配置，而輸出接口是直接對(duì)應(yīng)無(wú)法改變的。輸入接口與通道是一一對(duì)應(yīng)的，而每個(gè)通道提供輸出接口的同時(shí)還提供對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)接口。也就是說(shuō)，每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)兩個(gè)輸出接口。另外需要注意的就是，雖然在框圖中將每個(gè)通道輸入接口和輸出接口分開(kāi)畫(huà)在框圖的左右兩側(cè)，其實(shí)在物理上，名稱相同的接口為同一個(gè)接口。

高級(jí)定時(shí)器與通用定時(shí)器的對(duì)外接口與F429的管腳對(duì)應(yīng)關(guān)系總結(jié)如下：

通道TIM1TIM8TIM2TIM5TIM3TIM4TIM9TIM10TIM11TIM12TIM13TIM14

CH1

PA8/PE9/PC10

PC6/PI15

PA0/PA5/PA15

PA0/PH10

PA6/PC6/PB4

PD12/PB6

PE5/PA2

PF6/PB8

PF7/PB9

PH6/PB14

PF8/PA6

PF9/PA7

CH1N

PA7/PE8/PB13

PA5/PA7/PH13

CH2

PE11/PA9

PC7/PI6

PA1/PB3

PA1/PH11

PA7/PC7/PB5

PD13/PB7

PE6/PA3

PH9/PB15

CH2N

PB0/PE10/PB14

PB0/PB14/PH14

CH3

PE13/PA10

PC8/PI7

PA2/PB10

PA2/PH12

PB0/PC8

PD14/PB8

CH3N

PB1/PE12/PB15

PB1/PB15/PH15

CH4

PE14/PA11

PC9/PI2

PA3/PB11

PA3/PI0

PB1/PC9

PD15/PB9

ETR

PE7/PA12

PA0/PI3

PA0/PA5/PA15

PD2

PE0

BKIN

PA6/PE15/PB12

PA6/PI4

PWM模式

PWM即脈沖寬度調(diào)制模式，PWM的頻率由TIMx_ARR寄存器值確定，其占空比由比較寄存器TIMx_CCRx值確定。

在PWM模式中，信號(hào)流經(jīng)的主要模塊已經(jīng)通過(guò)紅色方框圈起來(lái)，大致分成以下三個(gè)部分：

時(shí)鐘來(lái)源和基礎(chǔ)定時(shí)器一樣，直接來(lái)自RCC提供的內(nèi)部時(shí)鐘。

計(jì)數(shù)器模塊和基本定時(shí)器基本一致。和基本定時(shí)器相比，只是多了一個(gè)重復(fù)計(jì)數(shù)器(Repetion Counter)。該功能暫時(shí)不到，暫且不論。所以，這部分只需要當(dāng)做基本定時(shí)器的結(jié)構(gòu)處理即可。

輸出通道。輸出通道共有4個(gè)，本文圈出只是1通道，以此為例。

關(guān)于基本定時(shí)器的更多知識(shí)，可以參考博客<STM32F429第十八篇之基本定時(shí)器> 。

其基本原理是，隨著內(nèi)部時(shí)鐘的脈沖，CNT的計(jì)數(shù)值不斷變化。當(dāng)CNT的值產(chǎn)生溢出或者等于Capture/Compare 1 寄存器時(shí)，其OCxREF的電平發(fā)生變化，從而輸出通道與互補(bǔ)輸出通道的電平跟著變化。所以，自動(dòng)重載寄存器(AutoReload Register)的值決定了計(jì)數(shù)器(CNT)的計(jì)數(shù)周期，也就是PWM的頻率。而比較寄存器(Capture/Compare 1 Register)的值決定了PWM的占空比。

以邊緣對(duì)齊模式為例，只要 TIMx_CNT < TIMx_CCRx，PWM 參考信號(hào) OCxREF 便為 高電平，否則為低電平。如果 TIMx_CCRx 中的比較值大于自動(dòng)重載值（TIMx_ARR 中），則 OCxREF 保持為“1”。如果比較值為 0，則 OCxRef 保持為“0”。

注意：

ARR寄存器的數(shù)值加1，才是PWM波的周期數(shù)。

CCRx寄存器的值直接等于有效電平的時(shí)間。

互補(bǔ)通道與剎車

互補(bǔ)通道與剎車功能是高級(jí)寄存器特有的功能。

在使用互補(bǔ)通道時(shí)，往往還需要考慮死區(qū)等特殊功能。而本文為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，不再考慮死區(qū)區(qū)間。通過(guò)配置TIMx_CCER寄存器，來(lái)使能互補(bǔ)通道，且將OCxREF 重定向到 OCx 輸出或 OCxN 輸出。

互補(bǔ)信號(hào) OCx 和 OCxN 通過(guò)以下多個(gè)控制位的組合進(jìn)行激活：TIMx_CCER 寄存器中的 CCxE 和 CCxNE 位以及 TIMx_BDTR 和 TIMx_CR2 寄存器中的 MOE、OISx、OISxN、OSSI 和 OSSR 位。

注意：
此處中文文檔過(guò)于陳舊，最新的英文參考手冊(cè)有不同的描述，如下所示：

關(guān)于OSSR和OSSI的作用，看文檔有點(diǎn)云里霧里，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我個(gè)人認(rèn)為其主要作用如下：

OSSR在MOE=1時(shí)起作用，即PWM處于運(yùn)行狀態(tài)。下面分條陳述：

若互補(bǔ)通道都使能(CCxE=CCxNE=1)，此時(shí)很容易理解，兩個(gè)端口按照配置正常輸出PWM波。

若互補(bǔ)通道都禁用(CCxE=CCxNE=0)，此時(shí)存疑，可以認(rèn)為兩個(gè)端口都處于高阻狀態(tài)。

若互補(bǔ)通道有一個(gè)使能，一個(gè)禁用。則使能的端口正常輸出PWM波，禁用的端口的狀態(tài)與OSSR相關(guān)。
若OSSR=0，則禁用端口輸出高阻(存疑)，與CCxP或者CCxNP無(wú)關(guān)。
若OSSR=1，則禁用端口輸出無(wú)效電平。假設(shè)OC1N為被禁用，即(CC1NE=0)，則此時(shí)OC1N的輸出為無(wú)效電平，即CC1NP為0時(shí)，高電平有效，輸出電平為0，CC1NP為1是，低電平有效，輸出電平為1。

OSSI與OSSR的作用很類似，其只有在MOE=0時(shí)起作用，即PWM處于高阻狀態(tài)。我們假定互補(bǔ)的兩個(gè)通道都使能，下面分條陳述：

若OISx與OSIxN不同，有且只有一個(gè)電平為高電平，則通道輸出的電平對(duì)應(yīng)空閑狀態(tài)。即OCxN=OSIxN，OCx=OISx。

若OISx=OSIxN=1時(shí)，只有CCxP=CCxNP=0時(shí)，OCx=OCxN=0；其余時(shí)候OCx=OCxN=1。

若OISx=OSIxN=0時(shí)，與前面相似，只有CCxP=CCxNP=1時(shí)，OCx=OCxN=1，其余時(shí)候OCx=OCxN=0。
上面3種情況是OSSI=1的效果，若OSSI=0，此時(shí)輸出高阻(存疑)。

可以這樣理解：若是OISx=OSIxN且CCxP=CCxNP時(shí)，此時(shí)輸出的是無(wú)效電平。其余的時(shí)候，OCxN=OSIxN，OCx=OISx。

真值表如下：

OSSI01111

OSIx	x	0	0	1	1
OSIxN	x	0	1	0	1
CCxP	x	1	x	x	0
CCxNP	x	1	x	x	0
OCx	x	1	0	1	0
OCxN	x	1	1	0	0

OSSR01111

CCxP	x	使能	使能	0	1
CCxNP	x	0	1	使能	使能
OCx	x	使能	使能	0	1
OCxN	x	0	1	使能	使能

發(fā)生斷路（斷路輸入上出現(xiàn)所選電平）時(shí)：

重要寄存器

與PWM通道相關(guān)的重要寄存器如下所示：

CCMR1

在該寄存器中，需要配置以下幾位：

CR1

在該寄存器中，需要配置以下幾位：

EGR

CCER

BDTR

CR2

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32F429第二十篇之高级定时器——PWM(OSSI，OSSR)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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