第五十九章：CH32V103应用教程——TIM-定时器同步

草帽王子

本章教程主要演示4种定时器同步模式。


1、TIM简介及相关函数介绍

定时器能够输出时钟脉冲（TRGO），也能接收其他定时器的输入（ITRx）。不同的定时器的ITRx的来源（别的定时器的TRGO）是不一样的。
所有TIMx定时器在内部相连，用于定时器同步或链接。当一个定时器处于主模式时，它可以对另一个处于从模式的定时器的计数器进行复位、启动、停止或提供时钟等操作。

1、使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器

如上图：可以配置定时器1作为定时器2的预分频器。进行下述操作：

● 配置定时器1（TIM1）为主模式，它可以在每一个更新事件UEV时输出一个周期性的触发信号。当控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为010时，即更新事件被选为触发输入(TRGO)，每当产生一个更新事件时在TRGO1上输出一个上升沿信号。
● 连接定时器1的TRGO1输出至定时器2，设置定时器2的从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域值为000，即选择内部触发（ITR1）用于同步计数器的触发输入源。
● 设置定时器2的从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域值为111，即外部时钟模式 1，选中的触发输入(TRGI)的上升沿驱动计数器。这样定时器2即可由定时器1周期性的上升沿(即定时器1的计数器溢出)信号驱动。
● 最后，设置控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的CEN位为1使能启动两个定时器。
注：如果OCx已被选中为定时器1的触发输出(MMS=1xx)，它的上升沿用于驱动定时器2的计数器。

2、使用一个定时器使能另一个定时器
当使用一个定时器使能另一个定时器时，定时器2的使能由定时器1的输出比较控制。参考第一种配置定时器1和定时器2的连接方式。只当定时器1的OC1REF（输出参考信号）为高时，定时器2才对分频后的内部时钟计数。两个定时器的时钟频率都是由预分频器对定时器时钟（CK_INT）除以3(fCK_CNT=fCK_INT/3)得到。

● 设置定时器1（TIM1）的控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS的值为100，即配置定时器1为主模式，其输出比较参考信号(OC1REF)被用于作为触发输出（TRGO）
● 通过设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）的相应位配置定时器1的OC1REF波形
●设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的TS域的值为000，选择内部触发用于同步计数器的触发输入源，即配置定时器2从定时器1获得输入触发。
● 设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的SMS域的值为101，即选择选择核心计数器的时钟和触发模式为门控模式，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。
● 最后，设置控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的CEN位为1使能启动两个定时器（TIM2和TIM1）。
注：定时器2的时钟不与定时器1的时钟同步，这个模式只影响定时器2计数器的使能信号。

在上述配置中，在定时器2启动之前，它们的计数器和预分频器未被初始化，因此它们从当前的数值开始计数。可以在启动定时器1之前复位2个定时器，使它们从给定的数值开始，即在定时器计数器中写入需要的任意数值。通过设置事件产生寄存器（TIM1_SWEVGR） 的UG位为1即可复位定时器。

在下述配置中，需要同步定时器1和定时器2。定时器1是主模式并从0开始，定时器2是从模式并从0xE7开始；2个定时器的预分频器系数相同。设置控制寄存器 1（TIM1_CTLR1） 的CEN位为0，即可禁止定时器1，定时器2随即停止。

●设置定时器1（TIM1）的控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为100，即配置定时器1为主模式，其输出比较参考信号(OC1REF)被用于作为触发输出（TRGO）
● 通过设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）的相应位配置定时器1的OC1REF波形
●设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的TS域的值为000，选择内部触发用于同步计数器的触发输入源，即配置定时器2从定时器1获得输入触发。
● 设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的SMS域的值为101，即选择选择核心计数器的时钟和触发模式为门控模式，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。
●设置事件产生寄存器（TIM1_SWEVGR和TIM2_SWEVGR）的UG位的值为1，复位定时器1和定时器2。
● 写’0xE7’至定时器2计数器(TIM2_CNT)，初始化它为0xE7。
● 设置控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的CEN位为1使能启动两个定时器（TIM1和TIM2）。
●设置定时器1控制寄存器1（TIM1_CTLR1）的CEN位为0停止定时器1

3、使用一个定时器去启动另一个定时器
当使用一个定时器去启动另一个定时器时，可以使用定时器1的更新事件使能定时器2。参考第一种配置定时器1和定时器2的连接方式。一旦定时器1产生更新事件，定时器2即从它当前的数值(可以是非0)按照分频的内部时钟开始计数。在收到触发信号时，定时器2的控制寄存器1（TIM2_CTLR1）的CEN位被置1，同时计数器开始计数一直到控制寄存器1（TIM2_CTLR1）的CEN位被置0.

两个定时器的时钟频率都是由预分频器对CK_INT除以3(fCK_CNT=fCK_INT/3)。
● 设置定时器1（TIM1）的控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS的值为010，即更新事件被选为触发输入(TRGO)。
● 通过设置自动重装值寄存器（TIM1_ATRLR）配置定时器1的周期。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域的值为000，配置定时器2从定时器1获得输入触发。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器2为触发模式。
● 通过设置TIM1_CTLR1寄存器的CEN位为1启动定时器1。

4、使用一个定时器作为另一个的预分频器
本次配置讲述使用定时器1作为定时器2的预分频器。参考第一种配置定时器1和定时器2的连接方式。配置流程如下：

● 设置定时器1控制寄存器 2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为010，更新事件被选为触发输入(TRGO)。配置定时器1为主模式，送出它的更新事件UEV做为触发输出。然后每次计数器溢出时输出一个周期信号。
● 通过设置定时器1自动重装值寄存器（TIM1_ATRLR）配置定时器1的周期。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域的值为000，配置定时器2从定时器1获得输入触发。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为111，配置定时器2使用外部时钟模式。
● 设置定时器2和定时器1控制寄存器1（TIMx_CTLR1）寄存器的CEN位为1启动定时器2和定时器1。

5、使用一个外部触发同步启动2个定时器
在使用一个外部触发同步启动2个定时器时，当定时器1的TI1输入上升时使能定时器1，使能定时器1的同时使能定时器2，参考第一种配置定时器1和定时器2的连接方式。为保证计数器的对齐，定时器1必须配置为主/从模式(对应TI1为从，对应定时器2为主)：

● 通过设置定时器1控制寄存器 2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为001，配置定时器1为主模式，送出它的使能做为触发输出。
● 通过设置定时器1从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的TS域的值为100，
配置定时器1为从模式，从TI1获得输入触发。
● 通过设置定时器1从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器1为触发模式。
● 通过设置定时器1从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的MSM位的值为1，配置定时器1为主/从模式。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域的值为000，配置定时器2从定时器1获得输入触发。
● 通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器2为触发模式。

当定时器1的TI1上出现一个上升沿时，两个定时器同步地按照内部时钟开始计数，两个TIF标志也同时被设置。

注： 在上述配置中，在启动之前两个定时器都通过设置事件产生寄存器（TIM1_SWEVGR） 的UG位进行初始化，两个计数器都从0开始，但可以通过写入任意一个计数器寄存器(TIMx_CNT)在定时器间插入一个偏移。

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

本章教程主要演示4种定时器同步模式，其中使用一个外部触发同步启动定时器1和定时器2时，需使用PA8引脚进行外部触发。


3、软件设计

本章教程主要演示4种定时器同步模式，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. void TIM_TimSynchroMode1_Init(void);
   
7. void TIM_TimSynchroMode2_Init(void);
   
8. void TIM_TimSynchroMode3_Init(void);
   
9. void TIM_TimSynchroMode4_Init(void);
   
10. 
    
11. #endif

复制代码

tim.h文件主要进行相关函数声明；
tim.c文件

1. #include "tim.h"
   
2. 
   
3. /*******************************************************************************
   
4. * Function Name  : TIM_TimSynchroMode1_Init
   
5. * Description    : Using TIM2 as prescaler for TIM1.
   
6. * Input          : None
   
7. * Return         : None
   
8. *******************************************************************************/
   
9. //使用定时器2作为定时器1的预分频器
   
10. void TIM_TimSynchroMode1_Init(void)
    
11. {
    
12.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
    
13.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
    
14. 
    
15.     //将TIM1和TIM2计数模式设置为向上计数模式
    
16.     TIM_CounterModeConfig( TIM1, TIM_CounterMode_Up );
    
17.     TIM_CounterModeConfig( TIM2, TIM_CounterMode_Up );
    
18. 
    
19.     //设置TIM1自动重装值寄存器值
    
20.     TIM_SetAutoreload( TIM1, 0x3E8 );
    
21. 
    
22.     //设置定时器TIM1预分频器值
    
23.     TIM_PrescalerConfig( TIM1, 48000-1, TIM_PSCReloadMode_Immediate );
    
24. 
    
25.     //当控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为010时，即更新事件被选为触发输入(TRGO)，每当产生一个更新事件时在TRGO1上输出一个上升沿信号。
    
26.     TIM_SelectOutputTrigger( TIM1, TIM_TRGOSource_Update );
    
27. 
    
28.     //连接定时器1的TRGO1输出至定时器2，设置定时器2的从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域值为000，即选择内部触发（ITR1）用于同步计数器的触发输入源。
    
29.     TIM_ITRxExternalClockConfig( TIM2, TIM_TS_ITR0 );
    
30. 
    
31.     //TIM2作为从机模式且 选中的触发输入(TRGI)的上升沿驱动计数器
    
32.     //设置定时器2的从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域值为111，即外部时钟模式 1，选中的触发输入(TRGI)的上升沿驱动计数器。这样定时器2即可由定时器1周期性的上升沿(即定时器1的计数器溢出)信号驱动。
    
33.     TIM_SelectSlaveMode( TIM2, TIM_SlaveMode_External1 );
    
34. 
    
35.     //使能开启TIM1和TIM2，即设置控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的CEN位为1使能启动两个定时器。
    
36.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );
    
37.     TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );
    
38. }
    
39. 
    
40. /*******************************************************************************
    
41. * Function Name  : TIM_TimSynchroMode2_Init
    
42. * Description    : Using TIM2 to use TIM1.
    
43. * Input          : None
    
44. * Return         : None
    
45. *******************************************************************************/
    
46. //使用定时器2使能定时器1
    
47. void TIM_TimSynchroMode2_Init(void)
    
48. {
    
49.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    
50. 
    
51.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
    
52.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
    
53. 
    
54.     TIM_CounterModeConfig( TIM1, TIM_CounterMode_Up );
    
55.     TIM_CounterModeConfig( TIM2, TIM_CounterMode_Up );
    
56.     TIM_SetAutoreload( TIM1, 0x3E8 );
    
57.     TIM_PrescalerConfig( TIM1, 48000-1, TIM_PSCReloadMode_Immediate );
    
58. 
    
59.     //输出比较结构体初始化
    
60.     //通过设置比较/捕获控制寄存器1（TIM1_CHCTLR1）的相应位配置定时器1的OC1REF波形
    
61.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //配置为PWM模式1
    
62.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  //输出使能
    
63.     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0x64;  //设置占空比大小
    
64.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //输出通道电平极性配置
    
65.     TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure );  //初始化
    
66. 
    
67.     //设置定时器1（TIM1）的控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS的值为100，即配置定时器1为主模式，其输出比较参考信号(OC1REF)被用于作为触发输出（TRGO）
    
68.     TIM_SelectOutputTrigger( TIM1, TIM_TRGOSource_OC1Ref );
    
69. 
    
70.     //设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的TS域的值为000，选择内部触发用于同步计数器的触发输入源，即配置定时器2从定时器1获得输入触发。
    
71.     TIM_SelectInputTrigger( TIM2, TIM_TS_ITR0 );
    
72. 
    
73.     //设置从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的SMS域的值为101，即选择选择核心计数器的时钟和触发模式为门控模式，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。
    
74.     TIM_SelectSlaveMode( TIM2, TIM_SlaveMode_Gated );
    
75. 
    
76.     //最后，设置控制寄存器1（TIMx_CTLR1）的CEN位为1使能启动两个定时器（TIM2和TIM1）。
    
77.     TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );
    
78.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );
    
79. }
    
80. 
    
81. /*******************************************************************************
    
82. * Function Name  : TIM_TimSynchroMode3_Init
    
83. * Description    : Using TIM2 to start TIM1.
    
84. * Input          : None
    
85. * Return         : None
    
86. *******************************************************************************/
    
87. //使用定时器2启动定时器1
    
88. void TIM_TimSynchroMode3_Init(void)
    
89. {
    
90.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
    
91.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
    
92. 
    
93.     TIM_CounterModeConfig( TIM1, TIM_CounterMode_Up );
    
94.     TIM_CounterModeConfig( TIM2, TIM_CounterMode_Up );
    
95. 
    
96.     //通过设置自动重装值寄存器（TIM1_ATRLR）配置定时器1的周期。
    
97.     TIM_SetAutoreload( TIM1, 0xFFFF );
    
98.     TIM_PrescalerConfig( TIM1, 48000-1, TIM_PSCReloadMode_Immediate );
    
99. 
    
100.     //设置定时器1（TIM1）的控制寄存器2（TIM1_CTLR2）的MMS的值为010，即更新事件被选为触发输入(TRGO)。
     
101.     TIM_SelectOutputTrigger( TIM1, TIM_TRGOSource_Update );
     
102. 
     
103.     //通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域的值为000，配置定时器2从定时器1获得输入触发。
     
104.     TIM_SelectInputTrigger( TIM2, TIM_TS_ITR0 );
     
105. 
     
106.     //通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器2为触发模式。
     
107.     TIM_SelectSlaveMode( TIM2, TIM_SlaveMode_Trigger );
     
108. 
     
109.     //通过设置TIM1_CTLR1寄存器的CEN位为1启动定时器1。
     
110.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );
     
111. }
     
112. 
     
113. /*******************************************************************************
     
114. * Function Name  : TIM_TimSynchroMode4_Init
     
115. * Description    : Starting TIM1 and TIM2 synchronously in response to an external trigger.
     
116. * Input          : None
     
117. * Return         : None
     
118. *******************************************************************************/
     
119. //使用外部触发同步启动定时器1和定时器2
     
120. void TIM_TimSynchroMode4_Init(void)
     
121. {
     
122.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     
123.     TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
     
124. 
     
125.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
     
126.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE );
     
127. 
     
128.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
     
129.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;  //输入下拉
     
130.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure);
     
131.     GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8 );
     
132. 
     
133.     TIM_CounterModeConfig( TIM1, TIM_CounterMode_Up );
     
134.     TIM_CounterModeConfig( TIM2, TIM_CounterMode_Up );
     
135.     TIM_SetAutoreload( TIM1, 0xFFFF );
     
136.     TIM_PrescalerConfig( TIM1, 48000-1, TIM_PSCReloadMode_Immediate );
     
137. 
     
138.     //输入捕获结构体初始化
     
139.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;  //配置输入捕获的通道，需要根据具体的GPIO来配置
     
140.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  //输入的需要被捕获的信号的分频系数
     
141.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;  //输入的需要被捕获的信号的滤波系数
     
142.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling;  //输入捕获信号的极性配置
     
143.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  //输入通道和捕获通道的映射关系，有直连和非直连两种
     
144.     TIM_ICInit( TIM1, &TIM_ICInitStructure );  //初始化
     
145. 
     
146.     //通过设置定时器1从模式控制寄存器（TIM1_SMCFGR）的TS域的值为100，配置定时器1为从模式，从TI1获得输入触发。
     
147.     TIM_SelectInputTrigger( TIM1, TIM_TS_TI1FP1 );
     
148. 
     
149.     //通过设置定时器1从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器1为触发模式。
     
150.     TIM_SelectSlaveMode( TIM1, TIM_SlaveMode_Trigger );
     
151. 
     
152.     //通过设置定时器1控制寄存器 2（TIM1_CTLR2）的MMS域的值为001，配置定时器1为主模式，送出它的使能做为触发输出。
     
153.     TIM_SelectMasterSlaveMode( TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable );
     
154.     TIM_SelectOutputTrigger( TIM1, TIM_TRGOSource_Enable );
     
155. 
     
156.     //通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的TS域的值为000，配置定时器2从定时器1获得输入触发。
     
157.     TIM_SelectInputTrigger( TIM2, TIM_TS_ITR0 );
     
158. 
     
159.     //通过设置定时器2从模式控制寄存器（TIM2_SMCFGR）的SMS域的值为110，配置定时器2为触发模式。
     
160.     TIM_SelectSlaveMode( TIM2, TIM_SlaveMode_Trigger );
     
161. }
     
162. 
     

复制代码

tim.c文件主要进行4种定时器同步模式的配置；
main.c文件

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     USART_Printf_Init(115200);
   
4.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
5. 
   
6. /* Timer synchronization Mode Selection */
   
7. //  TIM_TimSynchroMode1_Init();
   
8. //  TIM_TimSynchroMode2_Init();
   
9. //  TIM_TimSynchroMode3_Init();
   
10.   TIM_TimSynchroMode4_Init();
    
11. 
    
12.     while(1)
    
13.     {
    
14.         printf("TIM1 cnt:%d\r\n", TIM1->CNT);
    
15.         printf("TIM2 cnt:%d\r\n", TIM2->CNT);
    
16.     }
    
17. }

复制代码

main.c文件主要进行初始化以及定时器1、2的计数值的打印输出。


4、下载验证

将编译好的程序分别在4种不同模式下下载到开发版并复位，串口打印如下：
1、使用定时器2作为定时器1的预分频器；

2、使用定时器2使能定时器1；

3、使用定时器2启动定时器1；

4、使用一个外部触发同步启动定时器1和定时器2；（需使用PA8引脚进行外部触发）

58、TIM-定时器同步.rar
58、TIM-定时器同步.rar (483.83 KB, 下载次数: 10)

2021-9-10 17:49 上传

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完