炸鸡派-定时器基础例程

定时器简介

基本定时器，计数中断、产生DMA请求。

通用定时器，PWM输出、输入捕获、脉冲计数。

高级定时器，输出比较、互补输出带死区控制、PWM输入。

中心对齐的计数模式可以生成对称的PWM波形信号。计数可以先增后减。

这种模式下，PWM 的高电平和低电平时间相等，从而使得 PWM 波形在中心线上对称。

main.c

int main(void)
{
  // 初始化FLASH、SYSTIC中断，使能SYSCFG时钟和PWR时钟
  HAL_Init();

  // 配置系统时钟，包括PWR等级,各AHB、APB1/2时钟参数
  SystemClock_Config();

  // 初始化GPIO
  MX_GPIO_Init();
  // 初始化DMA
  MX_DMA_Init();
  // 初始化USART1 UART
  MX_USART1_UART_Init();
  // 初始化TIM11定时器
  MX_TIM11_Init();
  // 使用DMA接收UART数据，接收50字节
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, RXbuf, 50);
  // 使能UART空闲中断
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);
  // 启动TIM11定时器中断
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim11);

  // 主循环
  while (1)
  {
    // 判断时间计数是否达到500ms
    if (timecount >= 500)
    {
      // 重置时间计数
      timecount = 0;
      // 打印提示信息
      printf("500ms time up\r\n");
      // 切换GPIOC_PIN_13的状态（闪烁LED）
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    }
  }
}

DMA.c

MX_DMA_Init

可以看到 DMA的初始化，其实就是

使能DMA时钟、

DMA中断优先级、

使能DMA中断。

void MX_DMA_Init(void)
{
  // 使能DMA2控制器时钟
  __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

  // 配置DMA中断
  // 设置DMA2_Stream2中断优先级为最高（0）
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream2_IRQn, 0, 0);
  // 使能DMA2_Stream2中断
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream2_IRQn);
}

在串口的MSP_Init中，DMA配置为普通模式。

根据 main函数中的

50字节接收完后，DMA自动停止。

USART

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

在上面的代码中，调用了下面的UART相关的硬件初始化。 MCU Specific Package Initialization，MCU特定包初始化。

串口硬件(及DMA)配置

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
    /* USART1 clock enable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* USART1 DMA Init */
    /* USART1_RX Init */
    hdma_usart1_rx.Instance = DMA2_Stream2;
    hdma_usart1_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;
    hdma_usart1_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    hdma_usart1_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_usart1_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_usart1_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_usart1_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    hdma_usart1_rx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_rx) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }

    __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmarx,hdma_usart1_rx);

    /* USART1 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}

hdma_usart1_rx.Instance = DMA2_Stream2;          // 指定使用的 DMA 控制器和流（DMA2 的 Stream2）
hdma_usart1_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;     // 指定 DMA 通道（通道 4，通常对应 USART1 的接收）
hdma_usart1_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // 数据传输方向：外设到内存
hdma_usart1_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;    // 外设地址不递增（USART 接收寄存器固定）
hdma_usart1_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;       // 内存地址递增（数据存储到连续内存）
hdma_usart1_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; // 外设数据对齐方式：字节对齐
hdma_usart1_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;    // 内存数据对齐方式：字节对齐
hdma_usart1_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;              // DMA 模式：普通模式（非循环）
hdma_usart1_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;    // DMA 优先级：低
hdma_usart1_rx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;// 禁用 FIFO 模式

#define DMA_NORMAL                    0x00000000U                  /*!< Normal mode: 普通模式，传输完成后停止 */
#define DMA_CIRCULAR                  ((uint32_t)DMA_SxCR_CIRC)    /*!< Circular mode: 循环模式，传输完成后自动重新开始 */
#define DMA_PFCTRL                    ((uint32_t)DMA_SxCR_PFCTRL)  /*!< Peripheral flow control mode: 外设流控模式，外设控制传输 */

串口中断

中断间的调用关系

USART1_IRQHandler

HAL_UART_IRQHandler

UART_Receive_IT

DMA2_Stream2_IRQHandler

HAL_DMA_IRQHandler

HAL_UART_RxCpltCallback

HAL_UART_RxHalfCpltCallback

HAL_UART_ErrorCallback

USART1_IRQHandler

通用的处理函数中判断了接收中断的使能和接收状态的挂起。

USART1_IRQHandler 的调用时机

USART1_IRQHandler 是 USART1 的中断处理函数，用于处理与 USART1 相关的中断事件。它的调用时机取决于 USART1 的中断标志位是否被置位。以下是具体的触发条件：

触发条件

• 接收中断（RXNE） ：当 USART1 的接收缓冲寄存器中有新数据时，接收中断标志位（UART_FLAG_RXNE）会被置位。

• 发送中断（TC） ：当 USART1 的发送缓冲寄存器中的数据被发送完成时，发送完成中断标志位（UART_FLAG_TC）会被置位。

• 空闲中断（IDLE） ：当 USART1 检测到一个空闲信号（即接收到一个持续的低电平）时，空闲中断标志位（UART_FLAG_IDLE）会被置位。

• 错误中断（如帧错误、奇偶校验错误等）：当 USART1 检测到通信错误时，相应的错误标志位会被置位。

DMA2_Stream2_IRQHandler 的调用时机

DMA2_Stream2_IRQHandler 是 DMA2 Stream2 的中断处理函数，用于处理与 DMA2 Stream2 相关的中断事件。它的调用时机取决于 DMA2 Stream2 的中断标志位是否被置位。以下是具体的触发条件：

触发条件

• 传输完成中断（TC） ：当 DMA2 Stream2 完成一次数据传输时，传输完成中断标志位（DMA_FLAG_TCIF2）会被置位。

• 半传输中断（HT） ：当 DMA2 Stream2 完成一半数据传输时，半传输中断标志位（DMA_FLAG_HTIF2）会被置位。

• 传输错误中断（TE） ：当 DMA2 Stream2 发生传输错误时，传输错误中断标志位（DMA_FLAG_TEIF2）会被置位。

1. 处理中断事件：

   • 如果是传输完成中断（DMA_FLAG_TCIF2），HAL 库会调用 HAL_UART_RxCpltCallback 回调函数。

   • 如果是半传输中断（DMA_FLAG_HTIF2），HAL 库会调用 HAL_UART_RxHalfCpltCallback 回调函数。

   • 如果是传输错误中断（DMA_FLAG_TEIF2），HAL 库会调用 HAL_UART_ErrorCallback 回调函数。

MX_TIM11_Init

TIM1, TIM8, TIM9, TIM10, TIM11 连接到 APB2 总线。

系统时钟频率的计算

根据系统时钟配置，系统时钟来源于高速内部晶振

STM32F4的HSI频率为16Mhz。

因此 PLL输出频率等于 800Mhz，也即系统时钟频率。

根据配置，AHB 总线时钟（HCLK）等于 SYSCLK。APB2的时钟等于HCLK的时钟。

即APB2的时钟频率也为 800Mhz。

定时器周期计算

void MX_TIM11_Init(void)
{
  // 设置定时器实例为TIM11
  htim11.Instance = TIM11;

  // 配置定时器参数
  htim11.Init.Prescaler = 99;  // 预分频器值为99
  htim11.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  // 向上计数模式
  htim11.Init.Period = 999;  // 自动重装载值为999
  htim11.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  // 时钟分频因子为1
  htim11.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;  // 禁用自动重装载寄存器的预装载

  // 初始化定时器
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim11) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();  // 初始化失败则调用错误处理函数
  }
}

最后得 0.5s。

HAL_UART_Receive_DMA

初始化串口的接收DMA。

主要是初始化 接收数据缓冲区、接收数据大小和各种回调(如传输完成、半完成、结束和终止)。

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, 
                                                  uint8_t *pData, 
                                                    uint16_t Size)
{
  /* 检查是否已有接收过程在进行 */
  if (huart->RxState == HAL_UART_STATE_READY)
  {
    /* 检查接收数据指针和接收大小是否有效 */
    if ((pData == NULL) || (Size == 0U))
    {
      return HAL_ERROR;
    }

    /* 锁定当前处理过程 */
    __HAL_LOCK(huart);

    /* 设置接收类型为标准接收 */
    huart->ReceptionType = HAL_UART_RECEPTION_STANDARD;

    /* 启动DMA接收 */
    return (UART_Start_Receive_DMA(huart, pData, Size));
  }
  else
  {
    /* 如果已有接收过程在进行，则返回忙状态 */
    return HAL_BUSY;
  }
}

HAL_StatusTypeDef UART_Start_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
  uint32_t *tmp;

  // 初始化接收缓冲区指针和接收数据大小
  huart->pRxBuffPtr = pData;
  huart->RxXferSize = Size;

  // 重置错误码和设置接收状态
  huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
  huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;

  // 设置DMA传输完成、半完成、错误和中止的回调函数
  huart->hdmarx->XferCpltCallback = UART_DMAReceiveCplt;
  huart->hdmarx->XferHalfCpltCallback = UART_DMARxHalfCplt;
  huart->hdmarx->XferErrorCallback = UART_DMAError;
  huart->hdmarx->XferAbortCallback = NULL;

  // 启动DMA接收
  tmp = (uint32_t *)&pData;
  HAL_DMA_Start_IT(huart->hdmarx, (uint32_t)&huart->Instance->DR, *(uint32_t *)tmp, Size);

  // 清除溢出错误标志
  __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

  // 解锁处理
  __HAL_UNLOCK(huart);

  // 如果需要，启用奇偶校验错误中断
  if (huart->Init.Parity != UART_PARITY_NONE)
  {
    ATOMIC_SET_BIT(huart->Instance->CR1, USART_CR1_PEIE);
  }

  // 启用UART错误中断（帧错误、噪声错误、溢出错误）
  ATOMIC_SET_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_EIE);

  // 通过设置UART CR3寄存器中的DMAR位来启用接收DMA传输
  ATOMIC_SET_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

  return HAL_OK;
}

__HAL_UART_ENABLE_IT

在UART通信中，空闲中断通常在接收到数据之后，数据线上出现一段空闲时间时触发。这个空闲时间可以由用户配置，用于检测数据包的结束或链接的空闲状态。

/*使能中断*/
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,  //串口1
                UART_IT_IDLE); //空闲中断

HAL_TIM_Base_Start_IT

启动定时器的基本计数功能，并使能中断。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  uint32_t tmpsmcr;

  // 参数检查：确保提供的定时器实例有效
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));

  // 状态检查：确保定时器处于就绪状态
  if (htim->State != HAL_TIM_STATE_READY)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  // 设置定时器状态为忙碌
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  // 使能定时器更新中断（溢出中断）
  __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_UPDATE);

  // 使能定时器外设，除非处于触发模式（在触发模式下，使能会在触发时自动完成）
  if (IS_TIM_SLAVE_INSTANCE(htim->Instance))
  {
    // 如果定时器是从模式，检查是否需要手动使能
    tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
    if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
    {
      __HAL_TIM_ENABLE(htim);
    }
  }
  else
  {
    // 如果定时器不是从模式，直接使能
    __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  }

  // 返回函数执行状态
  return HAL_OK;
}

在从模式下，定时器的计数行为（如计数频率、计数方向和计数周期）可以由外部信号或另一个定时器的输出控制。

触发从模式：外部触发信号可以启动、停止或重新初始化定时器的计数。

外部输入从模式：定时器的计数行为（如计数方向、计数值）可以由外部输入信号控制。

内部触发从模式：定时器可以由内部事件（如另一个定时器的更新或捕获事件）触发。

TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQHandler

中断在xxx_it.c

当中断源是 TIM1/TIM11 的触发/通信事件时，就会执行这个 ISR。

1. 触发事件（TRG）

• 功能：处理定时器的触发输入事件。

• 示例：

  • 定时器的触发输入信号（如外部信号）导致的中断。

  • 例如，当外部信号通过 TRG 输入引脚触发定时器时，会调用此中断服务例程。

2. 通信事件（COM）

• 功能：处理定时器的通信事件。

• 示例：

  • 输出比较事件（OC）：定时器的输出比较事件，例如定时器的通道输出匹配。

  • 捕获事件（IC）：定时器的输入捕获事件，例如定时器的通道输入捕获。

  • 通信事件（COM）：例如，定时器的主从模式通信事件。

3. 不包括的事件

• 更新事件（UIF）：定时器的更新事件（如定时器溢出事件）通常由其他中断服务例程处理，例如：

  • TIM1 的更新事件由 TIM1_UP_IRQHandler 处理。

  • TIM11 的更新事件由 TIM11_IRQHandler 处理。

void TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQn 0 */
	timecount += 1;
  /* USER CODE END TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim11);
  /* USER CODE BEGIN TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQn 1 */
}

注意，基础的溢出事件执行的是 TIMx_UP_IRQHandler 或 TIMx_IRQHandler。

TIM1的触发（Trigger）

触发功能允许一个定时器（或外部信号）触发另一个定时器的特定事件。在 TIM1 中，触发事件可以是启动、停止或重新初始化定时器的计数。触发可以由以下来源产生：

• 内部触发：来自同一微控制器内其他定时器的事件。

• 外部触发：来自微控制器外部的信号，如 GPIO 引脚上的信号。

例如，假设我们有两个定时器 TIM1 和 TIM2，我们希望在 TIM2 每次更新（计数溢出）时，启动 TIM1 的计数。这可以通过配置 TIM1 的触发输入来实现，使其响应 TIM2 的更新事件。

TIM1的换向（Commutation）

换向功能通常用于无刷直流电机（BLDC）控制，它涉及到在正确的时刻改变电机相位的电流方向。在 TIM1 中，换向可以通过配置定时器的互补输出来实现，这些输出可以连接到电机驱动器的开关器件。

例如，对于一个三相电机，我们需要在特定的时刻改变三相绕组的电流方向。TIM1 可以配置为在检测到特定的转子位置信号时，通过其互补输出改变电流方向，从而实现换向。

举例

假设我们正在控制一个无刷直流电机，我们使用 TIM1 来生成 PWM 信号，控制电机的三相绕组。以下是如何使用 TIM1 的触发和换向功能的示例：

1. 配置 TIM1 为 PWM 模式：设置 TIM1 的通道为 PWM 模式，以生成控制电机绕组的信号。

2. 配置触发输入：如果我们需要 TIM1 的 PWM 输出与另一个定时器（如 TIM2）同步，我们可以配置 TIM1 的触发输入来响应 TIM2 的更新事件。

3. 配置换向 ：使用 TIM1 的互补输出和输入捕获功能来检测转子的位置。根据转子位置信号，通过软件或硬件逻辑来控制 TIM1 的输出，以在正确的时刻改变电流方向。

4. 启动 TIM1：使能 TIM1 的更新中断，并启动定时器。在中断服务例程中，根据转子位置更新 TIM1 的捕获比较寄存器，以改变 PWM 输出的占空比，从而控制电机的速度和方向。

定时器知识点

2 个基本定时器（TIM6 和 TIM7）、

10 个通用定时 器（TIM2~TIM5，TIM9~TIM14）、

2 个高级控制定时器（TIM1 和 TIM8）。
定时器的中断服务函数声明在.s文件的中断向量表中

用的时候可以自己在it.c或者自己的驱动中去实现声明和定义。

计数中断

初始化，配置重载值、计数值，到点了执行中断。

不同定时器的中断函数不同，不同模式的中断函数也不同。

直接查手册去做。

通用定时器PWM输出

引脚的复用功能一般在GPIO配置中设置，如

void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == GTIM_TIMX_PWM)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();                            /* 使能通道y的GPIO时钟 */
        GTIM_TIMX_PWM_CHY_CLK_ENABLE();                                 /* 使能定时器时钟 */

        gpio_init_struct.Pin = GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_PIN;              /* 使能通道y的GPIO口 */
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                        /* 复用推挽输出 */
        gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                            /* 上拉 */
        gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;                  /* 高速 */
        gpio_init_struct.Alternate = GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_AF;         /* 定时器x通道y的GPIO复用 */
        HAL_GPIO_Init(GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    }
}

这里PWM引脚被设置为服用推挽，并设置了复用参数。

而定时器的PWM初始化设置中，

void gtim_timx_pwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};                                               /* 定时器输出句柄 */
    
    g_timx_pwm_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_PWM;                                         /* 定时器x */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                                             /* 预分频系数 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;                            /* 递增计数模式 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;                                                /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);                                               /* 初始化PWM */

    timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;                                               /* PWM1模式 */
    timx_oc_pwm_chy.Pulse = arr / 2;                                                        /* 设置比较值,此值用来确定占空比 */

    timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;                                        /* 输出比较极性为低 */

    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle,  //定时器配置句柄
                                   &timx_oc_pwm_chy,   //
                                GTIM_TIMX_PWM_CHY); /* 配置TIMx通道y */

    HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, GTIM_TIMX_PWM_CHY);                           /* 开启对应PWM通道 */
}

PWM模式1和PWM模式2的区别在于，

PWM 模式 1：简单直接，适用于大多数基本 PWM 应用，其中输出引脚在计数器匹配到 CC 寄存器值时切换状态。

PWM 模式 2：提供更复杂的控制，允许更灵活的 PWM 波形生成，适用于需要特殊 PWM 波形的应用，如中心对齐模式。
输出比较极性决定了当定时器的计数器匹配到捕获/比较（CC）寄存器的值时，输出引脚是置高还是置低。

再就是定时器通道和PWM引脚的关系，定时器一般4个PWM通道，每个通道可以配置为不同的功能。定时器通道可以配置一个具备该功能的复用引脚，来进行输出。

1. 多任务处理

多个通道允许定时器同时执行多个任务。例如，在一个通道上生成一个PWM信号来控制电机速度，同时在另一个通道上进行输入捕获来测量旋转编码器的脉冲。

2. 同步操作

在需要同步多个事件的应用中，多个通道可以协调工作。例如，在电机控制中，可能需要同时控制多个相位的电流，每个通道控制一相。

3. 复杂的PWM控制

对于需要复杂PWM控制的应用，如无刷直流电机（BLDC）控制，多个通道可以用于生成相位差的PWM信号，以实现电机的换向。

通用定时器输入捕获

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。

先配置通道为上升沿触发中断， 触发后开始计时，同时配置下降沿触发中断，触发后计时结束。时间差就是我们测量的脉冲宽度。

void gtim_timx_cap_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_IC_InitTypeDef timx_ic_cap_chy = {0};
    
    g_timx_cap_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_CAP;                                        /* 定时器5 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                                            /* 预分频系数 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;                           /* 递增计数模式 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.Period = arr;                                               /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_cap_chy_handle);                                               /* 初始化定时器 */
    
    timx_ic_cap_chy.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;                                    /* 上升沿捕获 */
    timx_ic_cap_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;                                /* 映射到TI1上 */
    timx_ic_cap_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                                          /* 配置输入分频，不分频 */
    timx_ic_cap_chy.ICFilter = 0;                                                          /* 配置输入滤波器，不滤波 */
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_cap_chy_handle, &timx_ic_cap_chy, GTIM_TIMX_CAP_CHY); /* 配置TIM5通道1 */

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_cap_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);                            /* 使能更新中断 */
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY);                        /* 开始捕获TIM5的通道1 */
}

备注的映射到TI1上，这里的TI1是Timer Input 1的缩写，

也就是输入捕获通道1，是一个特定引脚。（在GPIO中配置复用）
定时器中断服务函数

HAL_tim.c中，定时器共用处理函数，根据配置情况执行了不同配置下的回调。
捕获比较中断函数

通用定时器脉冲计数

脉冲计数，需要将定时器配置为从模式，外部触发模式1。

/* 从模式：外部触发模式 1 */
 tim_slave_config.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_EXTERNAL1;/* 外部触发模式 1 */
 tim_slave_config.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;/* TI1FP1 作为触发输入源 */
 tim_slave_config.TriggerPolarity = TIM_TRIGGERPOLARITY_RISING;/* 上升沿 */
 tim_slave_config.TriggerPrescaler = TIM_TRIGGERPRESCALER_DIV1;/* 不分频 */
 tim_slave_config.TriggerFilter = 0x0; /* 滤波：本例中不需要任何滤波 */
HAL_TIM_SlaveConfigSynchronization(&g_timx_cnt_chy_hand

TIM_SLAVEMODE_EXTERNAL1 是定时器的最基本的从模式，允许定时器通过外部输入（如 TI1FP1）来触发更新事件。

TIM_TS_TI1FP1 表示定时器的触发输入源是来自定时器的输入捕获通道 1（TI1）的滤波输入（FP1）。这里的 FP 指的是滤波器（Filter），它用于减少噪声或干扰对触发信号的影响。数字 1 表示这是第一个滤波输入。

GPIO也要配置为输入捕获通道。

    gpio_init_struct.Alternate = GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_AF;                /* 复用为捕获TIMx的通道 */
    HAL_GPIO_Init(GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);

TIM的复用引脚在数据手册上能查到，N是代表互补输出的

在实际应用中，TIM1_CH1N 与 TIM1_CH1 是一对互补通道。

如果死区时间（Deadtime）为0，则 TIM1_CH1N 是 TIM1_CH1 的反相信号；如果死区时间不为0，则会在 TIM1_CH1N 上插入死区时间，以防止上下功率管同时导通 。

死区时间内，两个互补信号不同时导通。

中断逻辑程序的逻辑代码是 放在更新中断回调函数里面的，这是 HAL 库回调机制标准的做法。

因为我们在通用定时器输 入捕获实验中使用过 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 更新中断回调函数，所以本实验我们不 使用 HAL 库这套回调机制，而是直接将中断处理写在定时器中断服务函数中。(标准做法是在定时器中断服务函数中调用更新中断回调函数，这里把那个函数删了)

高级定时器输出比较模式

高级定时器输出比较模式下翻转功能，通过定时器 4 个通道分别输 出 4 个 50%占空比、不同相位的 PWM。

输出比较模式下翻转功能作用是：当计数器的值等于捕获/比较寄存器影子寄存器的值时，OC1REF 发生翻转，进而控制通道输出（OCx）翻转。

通过翻转功能实现输出 PWM 的具体原理如下：

PWM 频率由自动重载寄存器（TIMx_ARR）的值决定，在这个过程中，只要自动重 载寄存器的值不变，那么 PWM 占空比就固定为 50%。

我们可以通过捕获/比较寄存器 （TIMx_CCRx）的值改变 PWM 的相位。

输出比较模式的初始化函数

高级定时器互补输出带死区控制

main函数

例程功能

1，利用 TIM1_CH1(PE9)输出 70%占空比的 PWM，它的互补输出通道(PE8)则是输出 30% 占空比的 PWM。

2，刹车功能，当给刹车输入引脚(PE15)输入低电平时，进行刹车，即 PE9 和 PE8 停止输 出 PWM。

使能时钟

时钟使能，后面仨代码其实重复了，但为了便于理解使用了DEFINE，其实就是开了E口的使能

复用和初始化GPIO

GPIO端口复用和初始化
复用了一个刹车，两个TIM通道

定时器的 PWM初始化，

这里 arr = 1000-1，psc = 180-1。

初始化定时器模式和周期

g_timx_cplm_pwm_handle.Instance = ATIM_TIMX_CPLM;                               /* 定时器x */
g_timx_cplm_pwm_handle.Init.Prescaler = psc;                                    /* 预分频系数 */
g_timx_cplm_pwm_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;                   /* 递增计数模式 */
g_timx_cplm_pwm_handle.Init.Period = arr;                                       /* 自动重装载值 */
g_timx_cplm_pwm_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV4;             /* CKD[1:0] = 10, tDTS = 4 * tCK_INT = Ft / 4 = 45Mhz */
g_timx_cplm_pwm_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;  /* 使能影子寄存器TIMx_ARR */
HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_cplm_pwm_handle) ;

这里用的定时器1，挂载在APB2总线。

虽然主通道和互补通道的极性都设置为低电平有效，但它们的输出信号是互补的。

• 当主通道（OCy）为低电平时，互补通道（OCyN）为高电平。

• 当主通道（OCy）为高电平时，互补通道（OCyN）为低电平。

这种互补关系是通过定时器的硬件逻辑实现的，而不是通过软件直接设置的。即使它们的极性设置相同，硬件会自动确保它们的输出信号是互补的。

PWM通道配置

输出通道（OCx）和互补输出通道（OCxN）在主输出使能（MOE，Master Output Enable）为0时的空闲状态（Idle State），

TIM_OCIDLESTATE_SET：

当MOE=0时，主输出通道（OCx）的输出电平被设置为高电平。

主输出使能（Master Output Enable，MOE）通常位于定时器的基本死区和锁存器寄存器（TIMx_BDTR）中。通过设置或清除MOE位，可以启用或禁用定时器的所有输出信号，包括主输出通道（OCx）和互补输出通道（OCxN）。

设置定时器死区参数

设置定时器的死区时间

死区参数解释

TIM_OSSR_DISABLE （禁用运行模式下的关闭输出状态）

运行模式下的关闭输出状态（Off-State in Run Mode）。

那么刹车信号被触发时，定时器的输出不会被强制关闭。相反，输出信号的状态将由其他配置决定。
TIM_OSSI_DISABLE(禁用空闲模式下的关闭输出状态)

空闲模式下的关闭输出状态（Off-State in Idle Mode）

在定时器处于空闲模式（如定时器停止计数）时，输出不会被强制关闭。输出信号的状态由其他配置决定
寄存器锁就是锁住寄存器，禁止写入。
TIM_BREAK_ENABLE（使能刹车功能）
刹车输入信号的有效极性
自动输出功能。刹车事件结束后，定时器的输出将自动恢复到正常状态。

开启PWM和PWMN信号输出

开始输出PWM信号
开始输出PWM互补信号

设置定时器死区时间

带死区互补输出情况

死区时间内，两互补输出不同时导通。

由于开关器件的开关速度和寄生电容的影响，Q1的漏极和源极之间的电压不会立即下降到0，可能需要一定时间才能完全关闭。如果Q2在Q1完全关闭之前就导通，可能会导致Q1和Q2同时导通，从而产生直通电流，导致断路。

因此设置死区，确保一方完全关闭后，另一方才导通。

由上到下分别是 PE9 输出 70%占空比的 PWM 波和 PE8 互补输出 30%占空 比的 PWM 波。

互补输出的 PWM 波的正脉宽减去正常的 PWM 的负脉宽的值除以 2 就是死区 时间，也可以是正常的 PWM 的正脉宽减去互补输出的 PWM 波的负脉宽的值除以 2。

我们使用第一种方法得到：死区时间 =（702--698）/2 us= 2us。与我们理论计算得到的值 2.22us 差不多，这样的误差是正常的。

高级定时器PWM输入

例程：

首先通过 TIM3_CH4(PB1)输出 PWM 波。然后把 PB1 输出的 PWM 波用杜邦线接入 PC6 （定时器 8 通道 1），最后通过串口打印 PWM 波的脉宽和频率等信息。

/*定时器初始化和通道配置*/
gtim_timx_pwm_chy_init(10 - 1, 90 - 1); /* 1Mhz的计数频率, 100Khz的PWM */
atim_timx_pwmin_chy_init();             /* 初始化PWM输入捕获 */

void gtim_timx_pwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};                       /* 定时器输出句柄 */
    
    g_timx_pwm_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_PWM;                 /* 定时器x */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                     /* 预分频系数 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;    /* 递增计数模式 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;                        /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);                       /* 初始化PWM */

    timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;                       /* 选择PWM1模式 */
    timx_oc_pwm_chy.Pulse = arr / 2;                                /* 设置比较值,此值用来确定占空比 */

    timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;                                        /* 输出比较极性为低 */
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, GTIM_TIMX_PWM_CHY); /* 配置TIMx通道y */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, GTIM_TIMX_PWM_CHY);                           /* 开启对应PWM通道 */
}

void atim_timx_pwmin_chy_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
    TIM_SlaveConfigTypeDef slave_config = {0};
    TIM_IC_InitTypeDef tim_ic_pwmin_chy = {0};

    ATIM_TIMX_PWMIN_CHY_CLK_ENABLE();
    ATIM_TIMX_PWMIN_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();

    gpio_init_struct.Pin = ATIM_TIMX_PWMIN_CHY_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; 
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    gpio_init_struct.Alternate = ATIM_TIMX_PWMIN_CHY_GPIO_AF;
    HAL_GPIO_Init(ATIM_TIMX_PWMIN_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);

    g_timx_pwmin_chy_handle.Instance = ATIM_TIMX_PWMIN;             /* 定时器8 */
    g_timx_pwmin_chy_handle.Init.Prescaler = 0;                     /* 定时器预分频系数 */
    g_timx_pwmin_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  /* 递增计数模式 */
    g_timx_pwmin_chy_handle.Init.Period = 65535;                    /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_pwmin_chy_handle);
    
    /* 从模式配置，IT1触发更新 */
    slave_config.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_RESET;                   /* 从模式：复位模式 */
    slave_config.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;                      /* 定时器输入触发源：TI1FP1 */
    slave_config.TriggerPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING; /* 上升沿检测 */
    slave_config.TriggerFilter = 0;                                 /* 不滤波 */
    HAL_TIM_SlaveConfigSynchro(&g_timx_pwmin_chy_handle, &slave_config);

    /* IC1捕获：上升沿触发TI1FP1 */
    tim_ic_pwmin_chy.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;  /* 上升沿检测 */
    //表示输入捕获的信号来源为一个直接信号
    tim_ic_pwmin_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;        /* 选择输入端IC1映射到TI1 */
    tim_ic_pwmin_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                  /* 不分频 */
    tim_ic_pwmin_chy.ICFilter = 0;                                  /* 不滤波 */
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_pwmin_chy_handle, &tim_ic_pwmin_chy, TIM_CHANNEL_1);
    
    /* IC2捕获：上升沿触发TI1FP2 */
    tim_ic_pwmin_chy.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING; /* 下降沿检测 */
    tim_ic_pwmin_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;      /* 选择输入端IC2映射到TI1 */
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_pwmin_chy_handle, &tim_ic_pwmin_chy, TIM_CHANNEL_2);
    
    HAL_NVIC_SetPriority(ATIM_TIMX_PWMIN_IRQn, 1, 3);               /* 设置中断优先级，抢占优先级1，子优先级3 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ( ATIM_TIMX_PWMIN_IRQn );                     /* 开启TIMx中断 */
    
    /* TIM1/TIM8有独立的输入捕获中断服务函数 */
    if ( ATIM_TIMX_PWMIN == TIM1 || ATIM_TIMX_PWMIN == TIM8)
    {
        HAL_NVIC_SetPriority(ATIM_TIMX_PWMIN_CC_IRQn, 1, 3);        /* 设置中断优先级，抢占优先级1，子优先级3 */
        HAL_NVIC_EnableIRQ(ATIM_TIMX_PWMIN_CC_IRQn);                /* 开启TIMx中断 */
    }

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_CHANNEL_2);
}

输入捕获通道映射

直接映射 TIM_ICSELECTION_DIRECTTI

• 含义：表示输入捕获通道直接连接到对应的输入引脚。

• 具体映射：

  • 对于通道1（IC1），信号来源是通道1的输入引脚（TI1）。

  • 对于通道2（IC2），信号来源是通道2的输入引脚（TI2）。

  • 对于通道3（IC3），信号来源是通道3的输入引脚（TI3）。

  • 对于通道4（IC4），信号来源是通道4的输入引脚（TI4）。

间接映射 TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI

• 含义：表示输入捕获通道的信号来源于另一个通道的间接输入信号。

• 具体映射：

  • 对于通道2（IC2），信号来源是通道1的滤波输入信号（TI1FP1）。

  • 对于通道3（IC3），信号来源是通道2的滤波输入信号（TI2FP2）。

  • 对于通道4（IC4），信号来源是通道3的滤波输入信号（TI3FP3）。

这里通道配置的时候，把定时器8配置成了 从模式:复位模式，

并给出了输入触发源TI1FP1，意思就是通道1(TI1)的输入信号经过内部过滤(FP1)后的版本。

进行定时器的输入捕获配置的时候，给通道1配置了直接映射。

表示输入捕获通道直接连接到对应的输入引脚，因此通道1的信号来源就是通道1，即TI1。

通道2配置了间接映射，因此通道2的信号来源是TI1FP1。

TIM1/TIM8独立的捕获中断服务函数

 /* TIM1/TIM8 有独立的捕获中断服务函数,需要单独定义,对于TIM2~5等,则不需要以下定义 */
#define ATIM_TIMX_PWMIN_CC_IRQn                 TIM8_CC_IRQn
#define ATIM_TIMX_PWMIN_CC_IRQHandler           TIM8_CC_IRQHandler

设置优先级，开启TIM中断，

/*启用定时器的更新中断*/
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);

/*开启通道1的输入捕获模式*/
HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);

/*开启通道2的输入捕获模式*/
HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_pwmin_chy_handle, TIM_CHANNEL_2);