MindSDK應(yīng)用基礎(chǔ)—TIM模塊樣例

引言

MindSDK為MM32使用星辰處理器內(nèi)核的系列微控制器，實(shí)現(xiàn)了一組TIM樣例工程，MindSDK中的TIM模塊對(duì)應(yīng)硬件定時(shí)器TIM外設(shè)。本文通過講解TIM模塊的樣例工程，介紹TIM模塊的功能和用法。關(guān)于TIM模塊對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，以及TIM外設(shè)模塊硬件的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，可具體查閱MindSDK工程的源文件，以及MM32微控制器（例如MM32F5270）的用戶手冊(cè)。

樣例工程

MindSDK中為TIM驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的樣例工程包括：

tim_basic

tim_one_time_run

tim_output_compare_pwm

tim_input_capture

tim_external_trigger_input

tim_slave_mode

tim_slave_mode_encoder

tim_comp_output_compare_pwm

其中，tim_basic、tim_one_time_run、tim_output_compare_pwm、tim_input_capture和tim_external_trigger_input 分別演示了定時(shí)器最典型的功能，包括定時(shí)、輸出比較、輸入捕捉，以及對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)等。另外，還有一些不大典型，用在特殊應(yīng)用場(chǎng)景的功能，例如，使用“從機(jī)”模式干預(yù)常規(guī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)，通過硬件實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)的PWM輸出（常用于電機(jī)控制應(yīng)用中控制驅(qū)動(dòng)橋）。

tim_basic

tim_basic 描述了使用TIM模塊最基本的方式，周期定時(shí)器。在樣例工程中，通過 TIM_Init() 函數(shù)，配置一個(gè)選定的TIM外設(shè)模塊的計(jì)數(shù)引擎，為連續(xù)計(jì)數(shù)模式 TIM_PeriodMode_Continuous ，并指定計(jì)數(shù)周期為 APP_TIM_UPDATE_PERIOD 。然后，啟用選定TIM外設(shè)模塊對(duì)應(yīng)的NVIC中斷。最后，通過調(diào)用 TIM_Start() 驅(qū)動(dòng)函數(shù)，啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)數(shù)。

每當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)周期值后，計(jì)數(shù)值折返為0，重新開始計(jì)數(shù)。同時(shí)，TIM會(huì)觸發(fā)NVIC中斷， tim_basic 樣例工程中為TIM中斷實(shí)現(xiàn)的服務(wù)程序中，實(shí)現(xiàn)了通過串口發(fā)送字符*的操作。

最終程序運(yùn)行時(shí)，可以在PC機(jī)上的串口通信終端看到以指定周期輸出的字符 * ，驗(yàn)證定時(shí)器中斷被周期觸發(fā)。

tim_one_time_run

tim_one_time_run 相對(duì)于 tim_basic 樣例工程實(shí)現(xiàn)周期觸發(fā)定時(shí)器中斷服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了每次啟動(dòng)定時(shí)器后，僅觸發(fā)一次中斷的用法。

其實(shí)現(xiàn)原理，是在 tim_basic 配置定時(shí)器周期運(yùn)行的基礎(chǔ)之上，修改初始化配置 .PeriodMode 的值為 TIM_PeriodMode_OneTimeRun。之后，每次通過 TIM_Start() 函數(shù)啟動(dòng)定時(shí)器后，定時(shí)器僅計(jì)數(shù)一個(gè)周期后，觸發(fā)中斷，然后停止計(jì)數(shù)。

實(shí)際運(yùn)行程序時(shí)，用戶在串口調(diào)試終端中每次輸入任意字符，程序均會(huì)調(diào)用一次 TIM_Start() 函數(shù)，延時(shí)指定計(jì)數(shù)周期后，在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中打印字符 * 到串口終端界面。

tim_output_compare_pwm

tim_output_compare_pwm 實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)通過輸出比較功能產(chǎn)生PWM輸出信號(hào)的樣例工程。

其實(shí)現(xiàn)原理，是在 tim_basic 基礎(chǔ)之上，額外通過驅(qū)動(dòng)函數(shù) TIM_EnableOutputCompare()，啟動(dòng)并配置給定通道 BOARD_TIM_CHANNEL 為輸出比較功能。其中，指定通道的配置屬性 .PinPolarity 的值為 TIM_PinPolarity_Rising，.RefOutMode 值為 TIM_OutputCompareRefOut_FallingEdgeOnMatch，設(shè)定同通道綁定的硬件引腳信號(hào)在計(jì)數(shù)初始的階段為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到通道數(shù)據(jù)寄存器中設(shè)定的匹配值時(shí)，輸出下降沿信號(hào)，輸出低電平。

實(shí)際運(yùn)行程序時(shí)，用戶通過 TIM_Init() 函數(shù)配置定時(shí)器的基本定時(shí)單元，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)周期即為輸出PWM信號(hào)波形的周期，啟用輸出比較的指定通道綁定的引腳即為輸出PWM信號(hào)的引腳，通過 TIM_PutChannelValue() 函數(shù)設(shè)定輸出波形在整個(gè)周期下降沿的位置，進(jìn)而調(diào)整PWM輸出信號(hào)波形的占空比。通道引腳在每次定時(shí)器周期的開始輸出為高電平，在周期內(nèi)設(shè)定的匹配值的位置產(chǎn)生下降沿，轉(zhuǎn)而輸出低電平，再計(jì)數(shù)周期結(jié)束折返為0時(shí)，恢復(fù)為高電平。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)輸出PWM信號(hào)波形。

tim_input_capture

tim_intput_capture 實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)使用定時(shí)器為外部輸入的觸發(fā)信號(hào)記錄時(shí)刻的樣例工程。

其實(shí)現(xiàn)原理，是在 tim_basic 基礎(chǔ)之上，額外通過驅(qū)動(dòng)函數(shù) TIM_EnableInputCapture()，啟動(dòng)并配置給定通道 BOARD_TIM_CHANNEL 為輸入捕獲功能。其中，指定給定通道的捕獲輸入信號(hào)極性 .PinPolarity 的值為 TIM_PinPolarity_Falling，表示在該給定通道綁定的引腳上出現(xiàn)下降沿信號(hào)時(shí)，觸發(fā)捕獲事件。此時(shí)，捕獲計(jì)數(shù)器當(dāng)前的計(jì)數(shù)值到給定通道的通道數(shù)據(jù)寄存器中，這個(gè)值就可以作為該捕獲事件的時(shí)刻記錄。

實(shí)際運(yùn)行程序時(shí)，用戶通過 TIM_Init() 函數(shù)配置定時(shí)器的基本定時(shí)單元，此時(shí)定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期，就是可能捕獲時(shí)刻值的有效范圍。然后在電路上使用一個(gè)按鍵接入到指定通道綁定的引腳上，模擬產(chǎn)生下降沿觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)按下按鍵時(shí)，觸發(fā)信號(hào)到來(lái)，觸發(fā)程序中的通道事件中斷服務(wù)程序，在其中可以通過 TIM_GetChannelValue() 函數(shù)讀取本次輸入捕獲事件發(fā)生時(shí)的計(jì)數(shù)時(shí)刻。

tim_external_trigger_input

相對(duì)于 tim_basic 中，使用芯片內(nèi)部的時(shí)鐘源脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，tim_external_trigger_input 樣例工程可以對(duì)用戶指定引腳上的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的脈沖來(lái)自于芯片外部的信號(hào)源。

其實(shí)現(xiàn)原理，是在 tim_basic 基礎(chǔ)上，額外通過驅(qū)動(dòng)函數(shù) TIM_EnableExtTriggerIn()，配置啟用外部對(duì)外部輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的功能，固定從TIM外設(shè)模塊的 ETR 引腳捕獲來(lái)自外部的脈沖信號(hào)。每次捕獲到一個(gè)脈沖信號(hào)，等同于使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘源的脈沖，計(jì)數(shù)器自增計(jì)數(shù)。此時(shí)，還可以基于這個(gè)新的時(shí)鐘源，使用周期計(jì)數(shù)中斷等功能。

實(shí)際運(yùn)行程序時(shí)，用戶可以將一個(gè)按鍵接入到指定TIM外設(shè)模塊的 ETR 引腳上，用手動(dòng)按按鍵產(chǎn)生脈沖信號(hào)。在程序中指定定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期 APP_TIM_UPDATE_PERIOD 值為2，意味著每輸入兩次脈沖，就會(huì)觸發(fā)一次定時(shí)器周期中斷。

tim_slave_mode

tim_slave_mode 實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)使用從機(jī)TIM從機(jī)模式的樣例工程。實(shí)際上，這里的“從機(jī)”同從屬關(guān)系的的“從”是沒關(guān)系的，而是可以理解為更豐富的可由用戶控制的工作模式。

tim_slave_mode 工程，在 tim_basic 基礎(chǔ)上，額外通過驅(qū)動(dòng)函數(shù) TIM_EnableSlaveMode()，配置了其中一種“從機(jī)”模式：使用 ETR 作為控制信號(hào)（下降沿）的引腳 TIM_SlaveIn_Alt7，當(dāng)控制信號(hào)到來(lái)時(shí)，選擇暫停計(jì)數(shù) TIM_SlaveResp_Alt5。

實(shí)際運(yùn)行程序時(shí)，用戶可以將一個(gè)按鍵接入到指定TIM外設(shè)模塊的 ETR 引腳上，用手動(dòng)按按鍵產(chǎn)生電平控制信號(hào)。當(dāng)按下按鍵時(shí)，控制定時(shí)器暫停計(jì)數(shù)，松開按鍵時(shí)，定時(shí)器恢復(fù)計(jì)數(shù)。正常計(jì)數(shù)到一整個(gè)周期時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷。如此，當(dāng)按下按鍵時(shí)，會(huì)影響定時(shí)器中斷的周期。

tim_slave_mode_encoder

tim_slave_mode_encoder 工程基于 tim_input_capture 工程，通過額外調(diào)用 TIM_EnableSlaveMode() 并傳入一組特定的配置，啟用了一種特殊的“從機(jī)”模式，從而實(shí)現(xiàn)了編碼器的功能。

tim_comp_output_compare_pwm

tim_comp_output_compare_pwm 基于tim_output_compare_pwm 工程，通過額外的驅(qū)動(dòng)函數(shù) TIM_EnableCompOutput()，實(shí)現(xiàn)了PWM信號(hào)的互補(bǔ)輸出，這意味著當(dāng)使用正常的輸出比較通道輸出PWM信號(hào)時(shí)，還開啟了硬件設(shè)計(jì)的，使用對(duì)應(yīng)的另一個(gè)通道，輸出電平極性剛好相反的PWM信號(hào)。

審核編輯：劉清