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DM00042534_ZHV2_定时器应用笔记1
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更新于2022-08-03
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《定时器应用笔记1》是针对STM32系列微控制器的详细指南,涵盖了从基础到高级的定时器功能。此文档适用于STM32F1xx、STM32F2xx、STM32F4xx、STM32L1xx以及STM32F30/31/37/38x等多个产品线。它旨在帮助开发者理解和利用定时器的各种模式,以适应不同的应用场景,尤其是电机控制。
文档首先对STM32xx系列定时器的总体结构进行了概述,列举了各种可用的定时器模式和特殊功能。时钟源是定时器工作的重要组成部分,包括内部时钟和外部时钟两种类型。内部时钟通常由芯片内部的系统时钟提供,而外部时钟则可以来自外部晶体振荡器或其它信号源,为定时器提供精确的时间基准。
时基发生器是定时器的基础,用于设定计数周期。开发者可以通过配置预分频器和计数器来实现所需的时间间隔。此外,定时器还支持输入捕捉模式,可以捕获外部信号的上升沿或下降沿,用于测量事件发生的时间。输出比较模式允许定时器在达到特定计数值时改变输出状态,从而驱动外部负载或进行同步操作。
定时器的PWM(脉宽调制)模式是其在电机控制中常用的功能,通过调节输出脉冲的宽度来控制功率输出。对于STM32F30x/STM32F31x系列,还有特有的不对称PWM模式和混合PWM模式,增加了更灵活的控制选项。单脉冲模式则用于生成一个特定宽度的脉冲,而在某些情况下,如STM32F30x/STM32F31x系列,还支持可重复触发的单脉冲模式,为特定应用提供了便利。
定时器同步是另一个重要的特性,特别是当多个定时器需要协同工作时。定时器系统链接允许一个定时器的触发事件影响另一个定时器的计数,这样可以实现复杂的同步操作,比如在电机控制中实现精准的相位控制。
此外,文档还提供了各种配置的计算方法和实例,帮助开发者根据实际需求进行设置。这使得开发人员能够根据不同的电机控制策略或实时响应要求,灵活地调整定时器的参数,以优化系统性能。
《定时器应用笔记1》是STM32用户深入理解并有效利用定时器资源的宝贵参考资料,无论是初学者还是经验丰富的开发者,都能从中受益。通过学习和实践,开发者将能更好地掌握STM32定时器的配置和应用,从而实现高效、精确的控制系统设计。
2012 年 10 月文档 ID 022500 第 2 版 1/33
AN4013
应用笔记
STM32F1xx、STM32F2xx、STM32F4xx、STM32L1xx、
STM32F30/31/37/38x 定时器概览
前言
本文档:
● 概述了 STM32F1xx、STM32F2xx、STM32F4xx、STM32L1xx 和 STM32F30/31/37/38x
微控制器系列的定时器外设;
● 介绍了定时器的多种模式和特殊功能,如时钟源;
● 介绍了如何使用各种可用模式与功能;
● 介绍了如何计算各种配置下的时基;
● 除基本定时器模式外,还介绍了定时器同步序列以及用于电机控制应用的高级功能。
本文档针对各模式提供了典型配置以及使用方法的示例。
除非另外说明,本文档余下部分中的术语 STM32xx 均用于指代 STM32F1xx、STM32F2xx、
STM32F4xx、 STM32L1xx 和 STM32F30/31/37/38x 微控制器系列。
表 1. 适用的产品
类型 适用的产品
微控制器
STM32F1xx、STM32F2xx、STM32F4xx、STM32L1xx、STM32F30x、
STM32F31x、STM32F37x、STM32F38x
www.st.com
目录 AN4013
2/33 文档 ID 022500 第 2 版
目录
1 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 基本定时器模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 时钟输入源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.1 内部时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.2 外部时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 时基发生器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 定时器输入捕捉模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4 定时器输出比较模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.5 定时器 PWM 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.6 定时器单脉冲模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.7 STM32F30x/STM32F31x 系列专用的定时器不对称 PWM 模式 . . . . . . . . 15
2.8 STM32F30x/STM32F31x 系列专用的定时器混合 PWM 模式 . . . . . . . . . 17
2.9 STM32F30x/STM32F31x 系列专用的可重复触发单脉冲模式 . . . . . . . . . 18
3 定时器同步 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1 定时器系统链接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 主配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 从配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4 用于电机控制的高级功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1 信号生成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 STM32F30x/STM32F31x 系列专用的混合 3 相 PWM 模式 . . . . . . . . . . . 24
4.3 用于电机控制应用的特殊功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.1 互补信号和死区功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.2 断路输入 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.3 锁定机制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3.4 用于反馈测量的特殊功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
文档 ID 022500 第 2 版 3/33
AN4013 目录
3
5 特殊应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1 红外应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.2 3 相交流和 PMSM 控制电机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.3 六步模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6 版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
表格索引 AN4013
4/33 文档 ID 022500 第 2 版
表格索引
表 1. 适用的产品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
表 2. STM32 系列定时器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
表 3. 定时器特性概览 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
表 4. 高级定时器配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
表 5. 定时器输出与 Break1 和 Break2 输入的特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
表 6. 锁定级别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
表 7. 文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
文档 ID 022500 第 2 版 5/33
AN4013 图片索引
5
图片索引
图 1. 不对称 PWM 模式与中心对齐 PWM 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
图 2. 混合 PWM 模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
图 3. 可重复触发 OMP 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
图 4. 定时器系统链接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
图 5. 混合 3 相 PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
图 6. 生成两个带死区插入的信号. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
图 7. X4 分辨率下的位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
图 8. X2 分辨率下的位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
图 9. 典型霍尔传感器的输出波形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
图 10. 换向序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
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