第五十八章：TIM-定时器和外部触发的同步

草帽王子

CH32V103应用教程——TIM-定时器和外部触发的同步

本章教程演示当TIM1_CH1（即PA8引脚）检测到上升沿时，在不同从模式下，TIM1的不同工作方式。具体如下：
复位模式：TIM1->CNT 复位重新计数
门控模式：PA8引脚输入低电平，TIM1->CNT 正常计数，否则停止计数。
触发模式：TIM1->CNT 继续计数。


1、TIM简介及相关函数介绍

定时器TIM能够在复位模式、门控模式和触发模式三种模式下和一个外部的触发同步。三种模式下和外部触发同步的具体介绍如下：

1、从模式：复位模式
在发生一个触发输入事件时，计数器和预分频器可以被重新初始化；同时，如果控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的URS位置0，则会产生一个更新事件UEV；此外，自动重装值寄存器（TIMx_ATRLR）和比较/捕获寄存器（TIMx_CHxCVR）也会被更新。

下述配置例程中， TI1输入端的上升沿导致向上计数器被清零：

● 配置通道1检测TI1的上升沿。配置输入滤波器的带宽(本章例程不需要任何滤波器，因此设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）IC1F域为0000)。在触发操作中不使用捕获预分频器，因此不需要进行配置。设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）CC1S域值为01，只选择输入捕获源。设置比较/捕获使能寄存器中位CC1P值为0确定极性，即只检测上升沿。
● 设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中SMS域值为100，即选择从模式为复位模式，触发输入(TRGI)的上升沿将初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号；设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中TS域值为101，即选择滤波后的定时器输入1(TI1FP1)用于同步计数器的触发输入源。
● 设置控制寄存器1（TIM1_CTLR1）的CEN位值为1，使能计数器。计数器开始依据内部时钟计数，然后正常运转直到TI1出现一个上升沿；此时，计数器被清零然后从0重新开始计数。同时，中断状态寄存器（TIM1_INTFR）中的TIF位被置1，即触发器事件产生，然后根据DMA/中断使能寄存器（TIM1_DMAINTENR）中的TIE位的值和TDE位的值产生一个中断请求或一个DMA请求。

下图显示当自动重装值寄存器（TIMx_ATRLR）的值为0x36时的动作。在TI1上升沿和计数器的实际复位之间的延时取决于TI1输入端的重同步电路。

2、从模式：门控模式
根据选中的输入端电平使能计数器。
在下面配置例程中，当TI1为低电平时，计数器向上计数：

● 配置通道1检测TI1的低电平。配置输入滤波器的带宽(本章例程不需要任何滤波器，因此设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）IC1F域为0000)。在触发操作中不使用捕获预分频器，因此不需要进行配置。设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）CC1S域值为01，只选择输入捕获源。设置比较/捕获使能寄存器中位CC1P值为1确定极性，即只检测低电平。
● 设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中SMS域值为101，即选择从模式为门控模式，当触发输入(TRGI)为高时，计数器的时钟开启；在触发输入变为低，计数器停止，计数器的启停都是受控的。设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中TS域值为101，即选择滤波后的定时器输入1(TI1FP1)用于同步计数器的触发输入源。
● 设置控制寄存器1（TIM1_CTLR1）的CEN位值为1，使能计数器。在门控模式下，如果CEN=0，则计数器不能启动，不论触发输入电平如何。一旦使能计数器，只要TI1为低，计数器开始依据内部时钟计数，一旦TI1变高则停止计数。当计数器开始或停止时中断状态寄存器（TIM1_INTFR）中的TIF位被置1。

TI1上升沿和计数器实际停止之间的延时取决于TI1输入端的重同步电路。

3、从模式：触发模式
根据输入端上选中的事件使能计数器。
在下面配置例程中，计数器在TI2输入的上升沿开始向上计数：

● 配置通道2检测TI2的上升沿。配置输入滤波器的带宽(本章例程不需要任何滤波器，因此设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）IC2F域为0000)。在触发操作中不使用捕获预分频器，因此不需要进行配置。设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）CC2S域值为01，只选择输入捕获源。设置比较/捕获使能寄存器中位CC2P值为1确定极性，即只检测低电平。
● 设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中SMS域值为110，即选择从模式为触发模式，即计数器在触发输入TRGI的上升沿启动，只有计数器的启动是受控的。设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中TS域值为110，即选择滤波后的定时器输入2(TI2FP2)用于同步计数器的触发输入源。当TI2出现一个上升沿时，计数器开始在内部时钟驱动下计数，同时中断状态寄存器（TIM1_INTFR）中的TIF位被置1，即触发器事件产生。
TI2上升沿和计数器启动计数之间的延时，取决于TI2输入端的重同步电路。

4、从模式：外部模式2+触发模式
外部时钟模式2可以与另一种从模式(外部时钟模式1和编码器模式除外)一起使用。此时，外部时钟引脚（ETR）信号被用作外部时钟的输入，在复位模式、门控模式或触发模式时可以选择另一个输入作为触发输入。不建议通过设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中TS域的值选择外部触发输入（ETRF）作为同步计数器的触发输入源。

在下面配置例程中，一旦在TI1上出现一个上升沿，计数器即在ETR的每一个上升沿向上计数一次：

1）通过设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）配置外部触发输入电路：
─ ETF=0000：没有滤波
─ ETPS=00：不用预分频器
─ ETP=0：检测ETR的上升沿，置ECE=1使能外部时钟模式2。
2）按如下配置通道1，检测TI的上升沿：
─ 设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）IC1F域值为0000，即没有滤波
─ 触发操作中不使用捕获预分频器，不需要配置
─ 设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）中CC1S域的值为01，选择对应输入捕获源
─ 设置比较/捕获使能寄存器（TIM1_CCER）中位CC1P的值为0确定极性（只检测上升沿）
3）设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中SMS域值为110，即选择从模式为触发模式，即计数器在触发输入TRGI的上升沿启动，只有计数器的启动是受控的。设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）中TS域值为101，即选择滤波后的定时器输入1(TI2FP1)用于同步计数器的触发输入源。当TI1上出现一个上升沿时，中断状态寄存器（TIM1_INTFR）中的TIF位被置1，计数器开始在ETR的上升沿计数。

ETR信号的上升沿和计数器实际复位间的延时，取决于外部触发信号（ETRP）输入端的重同步电路。

关于CH32V103 TIM具体信息，可参考CH32V103应用手册。TIM标准库函数在第七章节已介绍，在此不再赘述。


2、硬件设计

本章教程演示当TIM_CH1(PA8)引脚检测到上升沿时，在不同从模式下，TIM1的不同工作方式。因此需要将PA8引脚外部触发输入源所在引脚进行连接。


3、软件设计

本章教程演示当TIM_CH1(PA8)引脚检测到上升沿时，在不同从模式下，TIM1的不同工作方式。具体程序如下：
tim.h文件

1. #ifndef __TIM_H
   
2. #define __TIM_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. /* Slave Mode Definition */
   
7. #define RESET_MODE      0
   
8. #define GATED_MODE      1
   
9. #define TRIGGER__MODE   2
   
10. 
    
11. /*  Slave Mode Selection */
    
12. //#define SLAVE_MODE   RESET_MODE
    
13. //#define SLAVE_MODE   GATED_MODE
    
14. #define SLAVE_MODE   TRIGGER__MODE
    
15. 
    
16. void TIM1_Synchro_ExtTrigger_Init( u16 arr, u16 psc );
    
17. 
    
18. #endif

复制代码

tim.h文件主要进行相关宏定义和函数声明；
tim.c文件

1. #include "tim.h"
   
2. 
   
3. /*******************************************************************************
   
4. * Function Name  : TIM1_Synchro_ExtTrigger_Init
   
5. * Description    : Initializes TIM1 external trigger synchronization.
   
6. * Input          : arr: the period value.
   
7. *                  psc: the prescaler value.
   
8. * Return         : None
   
9. *******************************************************************************/
   
10. void TIM1_Synchro_ExtTrigger_Init( u16 arr, u16 psc )
    
11. {
    
12.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
13.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    
14.     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    
15. 
    
16.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
    
17. 
    
18.     //GPIO初始化配置
    
19.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    
20.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;  //输入下拉
    
21.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
22.     GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8 );  //将PA8引脚拉低
    
23. 
    
24.     //时基结构体初始化配置
    
25.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;  //设置自动重装载寄存器的值
    
26.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;  //设置定时器预分频器值
    
27.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //设置时钟分频因子，配置死区时间时需要用到
    
28.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //设置计数器计数模式，向上计数
    
29.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter =  0x00;  //设置重复计数器的值，没用到不用管
    
30.     TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);  //初始化定时器
    
31. 
    
32.     //输入捕获结构体初始化
    
33.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  //配置输入捕获通道，根据具体GPIO配置
    
34.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  //设置输入的需要被捕获的信号的分频系数
    
35.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;  //设置输入的需要被捕获的信号的滤波系数
    
36.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  //配置输入捕获信号的极性
    
37.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  //设置输入通道和捕获通道的映射关系
    
38.     TIM_ICInit( TIM1, &TIM_ICInitStructure );  //定时器输入捕获初始化
    
39. 
    
40.     TIM_SelectInputTrigger( TIM1, TIM_TS_TI1FP1 );  //选择输入触发源
    
41. 
    
42. #if (SLAVE_MODE == RESET_MODE)
    
43.     TIM_SelectSlaveMode( TIM1, TIM_SlaveMode_Reset );  //复位模式
    
44. 
    
45. #elif (SLAVE_MODE == GATED_MODE)
    
46.     TIM_SelectSlaveMode( TIM1, TIM_SlaveMode_Gated );  //门控模式
    
47. 
    
48. #elif (SLAVE_MODE == TRIGGER__MODE)
    
49.     TIM_SelectSlaveMode( TIM1, TIM_SlaveMode_Trigger );  //触发模式
    
50. 
    
51. #endif
    
52. 
    
53.     TIM_SelectMasterSlaveMode( TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable );  //使能开启定时器1与其从机之间的同步（通过TRGO）
    
54. 
    
55. #if (SLAVE_MODE != TRIGGER__MODE)
    
56.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );  //使能开启TIM1
    
57. 
    
58. #endif
    
59. }<span style="font-family: 宋体; font-size: large; text-indent: 24pt; background-color: rgb(255, 255, 255);"> </span>

复制代码

tim.c文件主要进行定时器相关初始化配置以及各种从模式的选择。其中在模式选择中，TIM_SelectSlaveMode函数主要进行对从模式的选择，TIM_SelectSlaveMode函数具体如下：

1. void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode)
   
2. {
   
3.   TIMx->SMCFGR &= (uint16_t)~((uint16_t)TIM_SMS);
   
4.   TIMx->SMCFGR |= TIM_SlaveMode;
   
5. }

复制代码

TIM_SelectSlaveMode函数主要对从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）进行配置。

由函数可知，首先第一步对TIM_SMS值进行取反，TIM_SMS 值为0x0007，取反之后值为0xFFF8，从模式控制寄存器&上0xFFF8之后对从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）SMS域进行清0，然后根据所选择模式对SMS域进行配置。

比如：当所选模式为复位模式，复位模式TIM_SlaveMode_Reset的值为0x0004，即SMS域值为100，即为复位模式，触发输入(TRGI)的上升沿将初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号。其他模式与复位模式类似，在此不再介绍。

main.c文件

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     USART_Printf_Init(115200);
   
4.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
5. 
   
6.     TIM1_Synchro_ExtTrigger_Init( 0xFFFF, 48000-1);
   
7. 
   
8.     while(1)
   
9.     {
   
10.         printf("cnt:%d\r\n", TIM1->CNT);
    
11.     }
    
12. }

复制代码

main.c文件主要进行函数初始化以及打印输出计数器的值。


4、下载验证

将编译好的程序下载到开发版并复位，在不同模式下，串口打印如下：
1、复位模式：当PA8引脚检测到上升沿，计数器复位重新计数；

2、门控模式：当PA8引脚输入高电平时，计数器正常计数，否则停止计数

3、触发模式：当PA8引脚检测到上升沿，计数器继续计数；

57、TIM-从模式.rar
57、TIM-从模式.rar (466.54 KB, 下载次数: 10)

2021-9-10 17:48 上传

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完