AT32定時(shí)器說(shuō)明

定時(shí)器框架介紹

定時(shí)器由一個(gè)16位的自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器組成（TMR2和TMR5較為特殊，其自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器為32位），它由一個(gè)可編程的預(yù)分頻器驅(qū)動(dòng)。它適合多種用途，包含測(cè)量輸入信號(hào)的脈沖寬度（輸入捕獲），或者產(chǎn)生輸出波形（輸出比較、PWM、嵌入死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM等）。

使用定時(shí)器預(yù)分頻器和CRM時(shí)鐘控制預(yù)分頻器，可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度和波形周期從幾個(gè)微秒到幾個(gè)毫秒的調(diào)節(jié)。

圖1. 通用定時(shí)器的框圖

定時(shí)器由四個(gè)主要部分組成（見(jiàn)圖1）。第一部分時(shí)鐘單元。此單元提供定時(shí)器的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。第二部分時(shí)鐘基單元，此單元提供定時(shí)器計(jì)數(shù)功能。第三部分輸入捕獲，此單元允許輸入信號(hào)進(jìn)入定時(shí)器模塊。第四部分輸出比較，此單元將定時(shí)器整合后的PWM輸出。

定時(shí)器一般配置步驟

1) 時(shí)鐘使能。crm_periph_clock_enable(CRM_TMR2_PERIPH_CLOCK, TRUE);

2) 初始化定時(shí)器參數(shù)，設(shè)置自動(dòng)重裝值，分頻系數(shù)，計(jì)數(shù)方式等。

在庫(kù)函數(shù)中，定時(shí)器的初始化參數(shù)是通過(guò)初始化函數(shù)tmr_base_init()及tmr_cnt_dir_set()實(shí)現(xiàn)的：

void tmr_base_init(tmr_type* tmr_x, uint32_t tmr_pr, uint32_t tmr_div);

其中，第一個(gè)參數(shù)是確定是哪個(gè)定時(shí)器，這個(gè)比較容易理解。第二個(gè)參數(shù)tmr_pr是定時(shí)器計(jì)數(shù)的周期值。第二個(gè)參數(shù)tmr_div是定時(shí)器的分頻系數(shù)。

void tmr_cnt_dir_set(tmr_type *tmr_x, tmr_count_mode_type tmr_cnt_dir);

其中，第一個(gè)參數(shù)是確定是哪個(gè)定時(shí)器，第二個(gè)參數(shù)tmr_cnt_dir為定時(shí)器的計(jì)數(shù)模式（向上，向下，中央對(duì)齊）。特別地，增強(qiáng)模式是TMR2和TMR5獨(dú)有的功能。tmr_32_bit_function_enable()為增強(qiáng)模式使能（Plus Mode Enable）函數(shù)。開(kāi)啟TMRx增強(qiáng)模式，該模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位擴(kuò)展為32位。void tmr_32_bit_function_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

當(dāng)需要配置時(shí)鐘除頻參數(shù)時(shí)(注意和 TMR_DIV 的區(qū)別，配置濾波、死區(qū)時(shí)間時(shí)需配置該參數(shù))，會(huì)使用到tmr_clock_source_div_set()函數(shù)；當(dāng)需要配置重復(fù)周期寄存器時(shí)（高級(jí)定時(shí)器TMR1/TMR8/TMR15才有），會(huì)使用到tmr_repetition_counter_set()函數(shù)。本例程不使用這兩個(gè)函數(shù)，僅做簡(jiǎn)要介紹。

void tmr_clock_source_div_set(tmr_type *tmr_x, tmr_clock_division_type tmr_clock_div);void tmr_repetition_counter_set(tmr_type *tmr_x, uint8_t tmr_rpr_value);

3) 設(shè)置TMRx_ IDEN允許更新中斷。

void tmr_interrupt_enable(tmr_type *tmr_x, uint32_t tmr_interrupt, confirm_state new_state);這里著重描述參數(shù)tmr_interrupt，它是用來(lái)指明我們使能的定時(shí)器中斷的類型，定時(shí)器中斷的類型有很多種，包括更新中斷，觸發(fā)中斷，以及輸入捕獲中斷等等。

4) TMRx中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置。

調(diào)用nvic_irq_enable()函數(shù)即可。

5)允許TMRx工作，也就是使能TMRx。

void tmr_counter_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

6)編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

規(guī)格說(shuō)明

AT32 PWM高頻測(cè)試說(shuō)明

圖2. 高頻測(cè)試原理框圖

測(cè)試高頻信號(hào)時(shí)，將高頻信號(hào)輸入作為定時(shí)器TMR2的時(shí)鐘源（如上圖所示），驅(qū)動(dòng)定時(shí)器TMR2的 Counter計(jì)數(shù)，使用另一個(gè)定時(shí)器做時(shí)鐘基準(zhǔn)，例如每隔1s，獲取TMR2的Counter變化值，則TMR2的變化值即為高頻信號(hào)的頻率值。

使用兩個(gè)定時(shí)器，其中一個(gè)定時(shí)器為TMR2（這里選取TMR2的原因在于其可以通過(guò)設(shè)置TMRx_CTRL1中的PMEN位，開(kāi)啟TMRx增強(qiáng)模式，該模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位擴(kuò)展為32位），測(cè)試高頻時(shí)，有利于Counter計(jì)數(shù)，不容易產(chǎn)生溢出。這樣做的好處在于，既可以測(cè)試高頻信號(hào)：最高50MHz（受限于I/O口的最高頻率），且沒(méi)有頻繁產(chǎn)生中斷，代碼也有冗余，去處理客戶任務(wù)。

使用此方法測(cè)試的頻率范圍在：50MHz到1Hz（TMR2的工作頻率為240MHz）。

注意：增強(qiáng)模式是TMR2和TMR5獨(dú)有的功能，使用不支持增強(qiáng)模式的其他TMR，或使用不含有增強(qiáng)模式TMR的AT32時(shí)，測(cè)試頻率會(huì)受限。

AT32 PWM低頻測(cè)試說(shuō)明

圖3. 低頻測(cè)試原理框圖

測(cè)試低頻信號(hào)時(shí)，將低頻信號(hào)輸入作為定時(shí)器TMR2的捕獲輸入（如上圖所示），觸發(fā)TMR2的輸入捕獲中斷，利用TMR2工作時(shí)鐘除以兩次輸入捕獲之間Counter變化值，即可得到低頻信號(hào)頻率值。

這里定時(shí)器為TMR2（這里選取TMR2的原因在于其可以通過(guò)設(shè)置TMRx_CTRL1中的PMEN位，開(kāi)啟TMRx增強(qiáng)模式，該模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位擴(kuò)展為32位），有利于低頻測(cè)試。

使用此方法測(cè)試的最低頻率為：56mHz。（TMR2的工作頻率在240MHz）。

注意：增強(qiáng)模式是TMR2和TMR5獨(dú)有的功能，使用不支持增強(qiáng)模式的其他TMR，或使用不含有增強(qiáng)模式TMR的AT32時(shí)，測(cè)試頻率會(huì)受限。

AT32 PWM占空比測(cè)試說(shuō)明

圖4. 占空比測(cè)試原理框圖

測(cè)試PWM占空比時(shí)，利用門控模式（Hang Mode）方式來(lái)測(cè)量（如上圖所示），將輸入信號(hào)同時(shí)作為兩個(gè)定時(shí)器的輸入信號(hào)，利用輸入信號(hào)來(lái)控制定時(shí)器的Counter計(jì)數(shù)。一個(gè)定時(shí)器在輸入信號(hào)的高電平階段計(jì)數(shù)，另一個(gè)定時(shí)器在輸入信號(hào)的低電平階段計(jì)數(shù)，使用第三個(gè)定時(shí)器作為時(shí)間基準(zhǔn)，例如產(chǎn)生1s的中斷，在中斷內(nèi)，獲取這段時(shí)間內(nèi)，兩定時(shí)器Counter計(jì)數(shù)值，將兩值做比值即可獲取當(dāng)前的PWM占空比。

這里定時(shí)器為TMR2和TMR5（這里選取TMR2、TMR5的原因在于其可以通過(guò)設(shè)置TMRx_CTRL1中的PMEN位，開(kāi)啟TMRx增強(qiáng)模式，該模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位擴(kuò)展為32位），有利于測(cè)試。

這樣做的好處在于，可以測(cè)量較高頻率的占空比值，例如10MHz內(nèi)，誤差在1%以內(nèi)。且沒(méi)有頻繁產(chǎn)生中斷，代碼也有冗余，去處理客戶任務(wù)。

注意：增強(qiáng)模式是TMR2和TMR5獨(dú)有的功能，使用不支持增強(qiáng)模式的其他TMR，或使用不含有增強(qiáng)模式TMR的AT32時(shí)，測(cè)試頻率會(huì)受限。

PWM Test快速使用方法

硬件資源

1) AT-START-F403A實(shí)驗(yàn)板圖5. AT-START-F403A實(shí)驗(yàn)板

注意：該Demo是基于AT32F403A的硬件條件，若使用者需要在AT32其他型號(hào)上使用，請(qǐng)修改相應(yīng)配置即可。

pwm input test demo使用

• 打開(kāi)pwm input test project源程序，其中，在at32f403a_407_clock.h里面有三個(gè)宏定義：

分別用于測(cè)試高頻信號(hào)，低頻信號(hào)，PWM占空比，打開(kāi)需要測(cè)試的宏【注意：每次只開(kāi)一個(gè)宏】。

打開(kāi)pwm output源程序，其中，在at32f403a_407_clock.h中有三個(gè)宏定義：

分別產(chǎn)生高頻信號(hào)，低頻信號(hào)，PWM占空比用于測(cè)試。

AT-START板載的AT-LINK-EZ自帶串口輸出功能，它可以將USART1_TX口PA9輸出至PC。也可使用其他串口工具進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的輸出。

若測(cè)試高頻信號(hào)時(shí)：

1)打開(kāi)pwm output源程序宏定義：#define Output_High_Frequency，PA8產(chǎn)生60MHz PWM

（I/O口已超頻工作，可適當(dāng)降低主頻）。編譯下載到實(shí)驗(yàn)板1。

2) 打開(kāi)pwm input test程序宏定義：#define high_frequency_test，編譯下載到實(shí)驗(yàn)板2。

3) 將實(shí)驗(yàn)板1的PA8接入到實(shí)驗(yàn)板2的PA0，USART1通過(guò)PA9輸出當(dāng)前的PWM頻率信息。

串口打印信息如下：

圖6. 測(cè)試高頻信號(hào)，串口打印信息

若測(cè)試低頻信號(hào)時(shí)：

1) 打開(kāi)pwm output源程序宏定義：#define Output_Low_Frequency，PA8產(chǎn)生500mHz PWM。編譯下載到實(shí)驗(yàn)板1。

2) 打開(kāi)pwm input test程序宏定義：#define low_frequency_test，編譯下載到實(shí)驗(yàn)板2。

3) 將實(shí)驗(yàn)板1的PA8接入到實(shí)驗(yàn)板2的PA0，USART1通過(guò)PA9輸出當(dāng)前的PWM頻率信息。

串口打印信息如下（應(yīng)將第一個(gè)數(shù)據(jù)舍棄）：

圖7. 測(cè)試低頻信號(hào)，串口打印信息

若測(cè)試PWM占空比時(shí)，

1) 打開(kāi)pwm output源程序宏定義：#define Output_PWM_Duty_Ration_10，PA8產(chǎn)生6MHzPWM，占空比為10%。編譯下載到實(shí)驗(yàn)板1。

2) 打開(kāi)pwm input test程序宏定義：#define duty_ration_test，編譯下載到實(shí)驗(yàn)板2。

3) 將實(shí)驗(yàn)板1的PA8接入到實(shí)驗(yàn)板2的PA0，USART1通過(guò)PA9輸出當(dāng)前的PWM占空比信息。

串口打印信息如下：圖8. 測(cè)試 PWM 占空比，串口打印信息關(guān)于雅特力雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推動(dòng)全球市場(chǎng)32位微控制器(MCU)創(chuàng)新趨勢(shì)的芯片設(shè)計(jì)公司，專注于ARM Cortex-M4/M0+的32位微控制器研發(fā)與創(chuàng)新，全系列采用55nm先進(jìn)工藝及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核，締造M4業(yè)界最高主頻288MHz運(yùn)算效能，并支持工業(yè)級(jí)別芯片工作溫度范圍（-40°~105°）。雅特力目前已累積相當(dāng)多元的終端產(chǎn)品成功案例：如微型打印機(jī)、掃地機(jī)、光流無(wú)人機(jī)、熱成像儀、激光雷達(dá)、工業(yè)縫紉機(jī)、伺服驅(qū)控、電競(jìng)周邊市場(chǎng)、斷路器、ADAS、T-BOX、數(shù)字電源、電動(dòng)工具等終端設(shè)備應(yīng)用，廣泛地覆蓋5G、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)、商務(wù)及工控等領(lǐng)域。