TIMER 使用示例

一、定时

例程路径： ls_sdk/examples/peripheral/ timer/ Basic_TIM

1.1 功能说明

Timer最基本的功能就是定时，该例程配置了一个250us周期的定时器，定时时间到了会产生一个定时器中断，然后在定时器中断里面执行IO翻转的动作。

1.2 软件配置

1.2.1 定时时间计算

• 定时事件生成的时间主要由 TIMx_PSC 和 TIMx_ARR 两个寄存器值决定，这个也就是定时器的周期;

• 首先我们查看宏 SDK_HCLK_MHZ 配置的是多少，这决定我们系统时钟。timer的时钟来源于系统时钟（fCK_PSC），此时 fCK_PSC = SDK_HCLK_MHZ *1 MHz;

• fCK_PSC经过预分频器后输出时钟给到 CK_INT，也就是 TIMx_CNT 计数的时钟;

  • CK_INT = fCK_PSC /(PSC[15:0] + 1)

• 为了方便计算我们配置 CK_INT 时钟为 1MHz, 既 TIMx_CNT 每增加1个值的时间表示 1us，据此我们可以算出预分频器参数：TIMx_PSC = SDK_HCLK_MHZ - 1；

• 确定 CK_CNT 为1us计数一次后，当需要250us定时周期时，则 TIMx_ARR = (250 - 1).

1.2.2 定时器结构体配置

#define TIM_PRESCALER     (SDK_HCLK_MHZ-1)
#define TIM_PERIOD        (250 - 1)
TIM_HandleTypeDef TimHandle;

void Basic_Timer_Cfg(void)
{
	// 当TIMER上中断时，需要翻转IO的初始化
    io_cfg_output(PA00);
    io_write_pin(PA00,0);

    TimHandle.Instance           = LSGPTIMA;
    TimHandle.Init.Prescaler     = TIM_PRESCALER;      // 预分频器
    TimHandle.Init.Period        = TIM_PERIOD;         // 定时器计数值
    TimHandle.Init.ClockDivision = 0;                  // 时钟分频，配置死去时间才会用到，忽略
    TimHandle.Init.CounterMode   = TIM_COUNTERMODE_UP; // 计数模式
    
    // 初始化定时器
    HAL_TIM_Init(&TimHandle);
    // 开启定时器更新中断
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&TimHandle);
}

1.2.3 定时器中断处理

当定时器计数溢出产生更新中断时，驱动里面会从中断处理函数中上抛一个回调函数给到应用层，供用户处理。

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == LSGPTIMA)
    {
    	// 翻转IO
        io_toggle_pin(PA00);
    }
}

1.3 下载验证

保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板。 使用示波器或者逻辑分析仪抓取PA00输出波形，可以看到PA00每隔250us翻转一下。

二、PWM 输出

例程路径： ls_sdk/examples/peripheral/ timer/Basic_PWM

2.1 功能说明

PWM输出模式属于 TIMER 输出比较模式其中的一种，也是最常用一种PWM模式。例程中使用一个 TIMER 模块输出四种同一频率不同占空比的PWM波形。

PWM 输出就是对外输出脉宽（即占空比）可调的方波信号，信号频率由自动重装寄存器 ARR 的值决定，占空比由比较寄存器 CCR 的值决定。

PWM 模式分为两种， PWM1 和 PWM2，总得来说是差不多，就看你怎么用而已 ，具体区别：

模式	计数器 CNT 计算方式	说明
PWM1	递增	CNT<CCR，通道 CH 为有效，否则为无效
	递减	CNT>CCR，通道 CH 为无效，否则为有效
PWM2	递增	CNT<CCR，通道 CH 为无效，否则为有效
	递减	CNT>CCR，通道 CH 为有效，否则为无效

但有效电平是高还是低，由 CCER 寄存器的 CCxP 位的值设定。

2.2 软件配置

2.2.1 PWM 周期/占空比配置

• 与 TIMER 定时时间配置一样，PWM 由 TIMx_PSC 和 TIMx_ARR 两个寄存器值决定；

• 例程中 PWM 周期配成250us，既PWM频率为4KHz，因此可以算出：

  TIMx_PSC = SDK_HCLK_MHZ  - 1
  TIMx_ARR = 250 - 1
  

• 占空比的大小由TIMx_CCR 的值决定。假设需要设置占空比为50%，则 TIMx_CCR = TIMx_ARR * 50%;

2.2.2 PWM IO配置

• 任意 IO 均可配置为 PWM 输出口，根据选用的TIMx以及对应的通道CHx将IO复用为PWM输出。例如，将PA00配置为LSGPTIMB的通道1输出:

  pinmux_gptimb1_ch1_init(PA00, true, 0);
  

2.2.3 核心代码配置说明

#define TIM_PRESCALER     (SDK_HCLK_MHZ-1)
#define TIM_PERIOD        (250 - 1) 
#define TIM_PULSE1        125

TIM_HandleTypeDef TimHandle;
static void Basic_PWM_Output_Cfg(void)
{
    TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
    // 将IO复用为PWM输出口
    pinmux_gptimb1_ch1_init(PA00, true, 0);
   
    TimHandle.Instance = LSGPTIMB;
    TimHandle.Init.Prescaler = TIM_PRESCALER;  // 预分频器
    TimHandle.Init.Period = TIM_PERIOD;        // 定时器周期
    TimHandle.Init.ClockDivision = 0;          // 时钟分频
    TimHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;// 计数模式
    TimHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    HAL_TIM_Init(&TimHandle);
    
    sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;  // PWM1输出模式
    sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; //有效电平
    sConfig.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; // 比较输出模式快速使能
    sConfig.Pulse = TIM_PULSE1; // 比较输出脉冲宽度
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TIM_CHANNEL_1);
    
    HAL_TIM_PWM_Start(&TimHandle, TIM_CHANNEL_1);
}

2.3 下载验证

保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板。 使用示波器或者逻辑分析仪抓取PA00、PA01、PB14、PB15输出波形，可以看到有四个周期相同占空比不同的波形。

三、带死区嵌入的互补PWM输出

例程路径： ls_sdk/examples/peripheral/ timer/DTC_PWM

3.1 功能说明

这个例程是在PWM输出的基础上面新增带死去嵌入的互补PWM输出功能。通常在电机应用里面会用到，简单举例说明下，在半桥驱动电路里面，MOS管Q1导通，Q2截止，此时如果想让Q2导通Q1截止，肯定是要先让Q1截止一段时间之后，再等一段时间才让Q2导通，那么这个等待的时间就称为死区时间，因为受MOS管工艺决定关闭是需要时间的，如果Q1关闭之后，马上打开Q2，那么此时一段时间内相当于Q1和Q2都导通了，这样电路会短路。

3.2 软件配置

PWM相关配置说明前面已经说明过，不再赘述。这里主要讲下互补输出以及死区时间配置。

• 对于互补输出功能来说，只需要在原来PWM输出的基础上面增加两个配置

pinmux_adtim1_ch1n_init(PA01); //互补输出引脚配置
HAL_TIMEx_PWMN_Start(&TimHandle, TIM_CHANNEL_1);//互补通道输出

• 死去嵌入的功能只需要在开始PWM输出之前将TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef结构体初始化好，然后再调用HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime函数将相关配置写入寄存中即可，死区时间的计算可以参考TIMx_BDTR寄存器中的DTG[7:0]相关描述。

3.3 下载验证

保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板。通过示波器或者逻辑分析仪抓取PA00和PA01上输出波形，可以看到两个互补的波形输出，并且两个波形的上升沿和下降沿之间会有一段Delay时间。

四、输入捕获

例程路径： ls_sdk/examples/peripheral/ timer/Basic_PWM

输入捕获一般有两种常见应用，一种是用来检测脉冲边沿跳变的时间，另外一种是对PWM输入的测量可以很快知道PWM的占空比以及周期值。

4.1 脉宽测量

4.1.1 功能描述

• 软件上面设置需要捕获的第一个边沿，例如配置为上升沿，当发生第一次捕获的时候，计数器CNT值会被锁存到捕获寄存器CCR中， 而且还会进入捕获中断，在中断服务程序中记录一次捕获，并且保存CCR的值，并且切换捕获的边沿为下降沿，这样当下次下降来的时候就会发生第二次捕获中断，同样捕获的计数CNT值会被锁存到CCR中，这样两次CCR的差值就是当前脉冲宽度的值了。

  // 当发生捕获中断的时候应用的回调函数
  void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
  

• 在测量脉宽过程中需要来回的切换捕获边沿的极性，如果测量的脉宽时间比较长，定时器就会发生溢出，溢出的时候会产生更新中断，我们可以在中断里面对溢出进行记录处理。

  // 发生定时器计数溢中断时应用上的回调函数
  void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
  

4.1.2 软件配置

• 配置需要捕获的脉冲信号，PA00 输出5ms周期占空比50%的PWM信号。

  static void PWM_Output_Config(void)
  {
      pinmux_gptima1_ch1_init(PA00,true,0);
      TIM_OC_InitTypeDef  TIM_OCInitStructure = {0};  
  
      TIM_PWMOUTPUT_Handle.Instance = LSGPTIMA;
      TIM_PWMOUTPUT_Handle.Init.Period = 5000-1;
      TIM_PWMOUTPUT_Handle.Init.Prescaler = TIM_PRESCALER;	
      TIM_PWMOUTPUT_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
      TIM_PWMOUTPUT_Handle.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
      HAL_TIM_Init(&TIM_PWMOUTPUT_Handle);
  
      TIM_OCInitStructure.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
      TIM_OCInitStructure.Pulse = 2500;
      TIM_OCInitStructure.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
      TIM_OCInitStructure.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;	
  
      HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM_PWMOUTPUT_Handle, &TIM_OCInitStructure, TIM_CHANNEL_1);
      HAL_TIM_PWM_Start(&TIM_PWMOUTPUT_Handle,TIM_CHANNEL_1);
  }
  

• 捕获timer的配置，主要是对TIM_IC_InitTypeDef 结构体成员变量进行配置

  pinmux_gptimc1_ch1_init(PA07, false, 0);//配置捕获信号输入的IO
  
  TIM_ICInitStructure.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING; // 输入捕获触发选择
  TIM_ICInitStructure.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;// 输入捕获选择
  TIM_ICInitStructure.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;// 输入捕获预分频器
  TIM_ICInitStructure.ICFilter = 0; // 输入捕获滤波器
  
  // 将配置写入到寄存器中
  HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM_Capture_Handle, &TIM_ICInitStructure, TIM_CHANNEL_1);
  
  // 启用捕获timer中断，用于记录捕获过程中8产生的溢出事件
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_Capture_Handle); 
  // 启用捕获中断，当发生捕获事件时产生中断
  HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM_Capture_Handle,TIM_CHANNEL_1);
  

• 当发生捕获中断时，我们需要在中断里面去获取捕获的值，并且配置好下一次捕获的信号，可以使用HAL_TIM_ReadCapturedValue 接口获取捕获的计数值。

4.1.3 下载验证

保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板，用杜邦线把PA00和PA07相连，通过log查看输出的捕获的脉冲宽度值。

4.2 PWM输入模式

4.2.1 功能描述

我们用一个定时器来产生已知频率和占空比的 PWM 信号，然后用另外一个定时器的 PWM 输入模式来测量这个已知的 PWM 信号的频率和占空比，通过两者的对比即可知道测量是否准确。

4.2.2 软件配置

• 部分配置代码说明：

	TIM_IC_InitTypeDef TIM_ICInitStructure = {0};
    pinmux_gptimc1_ch1_init(PA07, false, 0);
    // 配置IC1捕获：上升沿触发 TI1FP1
	TIM_ICInitStructure.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    TIM_ICInitStructure.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    TIM_ICInitStructure.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    TIM_ICInitStructure.ICFilter = 0;
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM_Capture_Handle, &TIM_ICInitStructure, TIM_CHANNEL_1);
	// 配置IC2捕获：上升沿触发 TI1FP2
	TIM_ICInitStructure.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING;
    TIM_ICInitStructure.ICSelection = TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI;
    TIM_ICInitStructure.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    TIM_ICInitStructure.ICFilter = 0;
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIM_Capture_Handle, &TIM_ICInitStructure, TIM_CHANNEL_2);
	// 选择从模式：复位模式
    TIM_SlaveConfigTypeDef TIM_SlaveConfigStructure = {0};
    TIM_SlaveConfigStructure.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_RESET;
    TIM_SlaveConfigStructure.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;//选择触发输入
    HAL_TIM_SlaveConfigSynchro(&TIM_Capture_Handle, &TIM_SlaveConfigStructure);

    HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM_Capture_Handle, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIM_Capture_Handle, TIM_CHANNEL_2);

• 捕获中断处理

  	if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)
      {
      	//获取输入捕获的值
          IC1Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM_Capture_Handle, TIM_CHANNEL_1);
          IC2Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIM_Capture_Handle, TIM_CHANNEL_2);
          if (IC1Value != 0)
          {
          	// 占空比计算
              DutyCycle = ((IC2Value + 1) * 100) / (IC1Value + 1);
              // 频率计算
              Frequency = 1000000 / (IC1Value + 1);
          }
          else
          {
              DutyCycle = 0;
              Frequency = 0;
          }
      }
  

4.2.3 下载验证

保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板，用杜邦线把PA00和PA07相连，通过log查看输出的捕获的PWM频率和占空比的值。

五、Timer 编码器模式

例程路径： ls_sdk/examples/peripheral/ timer/Encode_TIM

5.1 功能描述

Timer 的编码器接口模式是timer输入捕获的一种特殊情况。对于芯片来说最后结果是输出捕获脉冲的个数以及计数方向。根据捕获脉冲个数以及捕获的时间可以推算出电机转动的速度或者运动的相对位置，根据计数方向可以知道电机转动方向。

对于芯片输入的信号是两个存在相位差的PWM波形。

5.2 软件配置

• 示例中使用PA00、PA01产生需要捕获的脉冲信号，PB11和PB10作为捕获接口。

• 为了得到两个相位差大致为90°的脉冲信号，软件中将PA00配置为TIMB的PWM输出，timer计数方式配置为向上向下计数，在使能PWM输出的同时，也打开TIMB的计数溢出中断，然后在溢出中断里面去翻转PA01，这样我们需要的波形就配置完成了。

• 编码器模式配置

  static void TIM_Encoder_Init(void)
  { 
      // 将PB10、PB11映射到TIMA的ch1和ch2上
      pinmux_gptima1_ch1_init(PB10,false,0);
      pinmux_gptima1_ch2_init(PB11,false,0);
      TIM_Encoder_InitTypeDef Encoder_ConfigStructure;
  
      // 定时器时基配置
      TIM_EncoderHandle.Instance = LSGPTIMA;
      TIM_EncoderHandle.Init.Prescaler = 0;
      TIM_EncoderHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
      TIM_EncoderHandle.Init.Period = ENCODER_TIM_PERIOD - 1;
      TIM_EncoderHandle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
      TIM_EncoderHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  
      // 设置计数器采集编码器信号的方式，对应xx_SMCR寄存器的SMS[2:0]位
      Encoder_ConfigStructure.EncoderMode = ENCODER_MODE;
  	// 输入捕获信号极性选择，用于设置定时器通道在编码器模式下的输入信号是否
  	// 反相。它设定 xx_CCER 寄存器的 CCxNP 位和 CCxP 位
      Encoder_ConfigStructure.IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
      // 编码器接口模式下，此成员只能设置为 TIM_ICSELECTION_DIRECTTI
      Encoder_ConfigStructure.IC1Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
      // 输入捕获通道分频器
      Encoder_ConfigStructure.IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
      // 输入滤波配置
      Encoder_ConfigStructure.IC1Filter = 0;
  
      // 通道2与通道1配置说明相同
      Encoder_ConfigStructure.IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
      Encoder_ConfigStructure.IC2Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
      Encoder_ConfigStructure.IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
      Encoder_ConfigStructure.IC2Filter = 0;
  	
      // 初始化编码器接口
      HAL_TIM_Encoder_Init(&TIM_EncoderHandle, &Encoder_ConfigStructure);
      // 打开定时器溢出中断
      HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_EncoderHandle);
      
      // 使能编码器接口
      HAL_TIM_Encoder_Start(&TIM_EncoderHandle, TIM_CHANNEL_ALL);
  }
  

5.2 下载验证

• 保证开发板相关硬件连接正确，把编译好的程序下载到开发板，将PA00接到PB11，PA01接到PB10，通过log查看捕获到脉冲的个数，需要与代码中宏CAPTRUE_COUNT一致则行为符合。