有人使用STM32G4系列芯片內(nèi)部的多個(gè)定時(shí)器做PWM輸出，輸出頻率一樣，占空比也一樣，均為50%?？墒牵?dāng)他中途調(diào)整各個(gè)定時(shí)器以相同的工作參數(shù)，即改變ARR的值和CCR值后，會(huì)發(fā)現(xiàn)TIM2和TIM5兩個(gè)定時(shí)器要比其它定時(shí)器延時(shí)等待一段長(zhǎng)達(dá)20s左右的時(shí)間后才恢復(fù)正常PWM輸出，覺(jué)得頗為奇怪。

該用戶將芯片系統(tǒng)時(shí)鐘配置成170MHz,并作為各個(gè)片內(nèi)定時(shí)器的時(shí)鐘源，不做分頻后作為各個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘。

起初各個(gè)定時(shí)器的參數(shù)配置如下圖左邊所示內(nèi)容，工作起來(lái)后，于某時(shí)刻將各個(gè)定時(shí)器的工作參數(shù)改成下圖右邊所示內(nèi)容。

參數(shù)的修改基本在同一時(shí)刻完成，可是修改完各定時(shí)器的參數(shù)后，除了TIM2/TIM5的通道外，其它都能及時(shí)地基于新參數(shù)產(chǎn)生PWM輸出，TIM2/TIM5的輸出通道竟然會(huì)持續(xù)20s左右的低電平后才重新產(chǎn)生基于新參數(shù)的PWM輸出，怪異得很！

我們這里針對(duì)他用到的8個(gè)定時(shí)器來(lái)整理一下。8個(gè)定時(shí)器中除了TIM2/TIM5是32位定時(shí)器外，其它都是16位定時(shí)器。時(shí)鐘源、時(shí)基參數(shù)、PWM輸出配置都一樣。另外，他還強(qiáng)調(diào)關(guān)閉了各定時(shí)器的ARR和CCR的預(yù)裝功能，就是說(shuō)針對(duì)這兩個(gè)寄存器即改即生效。

現(xiàn)在看來(lái)，感覺(jué)問(wèn)題跟定時(shí)器的位寬有關(guān)。在STM32G4系列芯片里，TIM3是16位TIMER,TIM2是32位TIMER。這里不妨就拿它兩個(gè)作為代表做下測(cè)試，模擬該用戶的使用場(chǎng)景，看看是否可以重現(xiàn)問(wèn)題現(xiàn)象。剛開(kāi)始，兩個(gè)定時(shí)器使用完全相同的參數(shù)配置?！疽?jiàn)下圖】

我在代碼里隨機(jī)地修改兩個(gè)定時(shí)器以相同的參數(shù)，也依然保持跟用戶相同數(shù)據(jù)。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，很容易遇到修改參數(shù)后，TIM2要延時(shí)20多秒后才恢復(fù)PWM輸出的情形。如下圖所示：

結(jié)合上圖示波器輸出截圖，不難看出，針對(duì)TIM2/TIM3修改相同工作參數(shù)后，TIM2相對(duì)TIM3要延遲一段20多秒的低電平后才恢復(fù)PWM輸出。見(jiàn)紅色長(zhǎng)橢圓形所圈出的地方。

其實(shí)，如果眼尖細(xì)心的人也許發(fā)現(xiàn)修改參數(shù)后，TIM3也保持了一段低電平時(shí)間后才做正常PWM輸出，感覺(jué)TIM3的PWM輸出也并非即該即生效，只是延時(shí)相比TIM2短了不少而已。見(jiàn)下圖黃色箭頭所指位置。

為什么會(huì)這樣呢？

我們進(jìn)一步理一下當(dāng)前定時(shí)器的配置情況。現(xiàn)在兩個(gè)TIMER除了計(jì)數(shù)器位寬不一樣外，其它的具體配置都是完全一樣的。時(shí)基參數(shù)一樣，向上計(jì)數(shù)模式，PWM1模式，極性選擇為高有效。做PWM輸出時(shí)OC端遵循當(dāng)CCR大于CNT時(shí)輸出高，否則輸出低電平。顯然，兩個(gè)定時(shí)器輸出通道的輸出規(guī)則也是一樣的。

那問(wèn)題到底出在哪里呢？

有個(gè)問(wèn)題我們可能忽略了，那就是我們修改定時(shí)器工作參數(shù)【這里就是時(shí)基參數(shù)和CCR值】的時(shí)間點(diǎn)。假設(shè)現(xiàn)有某定時(shí)器處于向上計(jì)數(shù)模式、自動(dòng)重裝值被設(shè)定為ARR_1值后開(kāi)始計(jì)數(shù)工作，然后在如下圖所示某時(shí)刻修改ARR值成ARR_2并立即生效。

當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到CNT_x位置時(shí)成功修改了ARR的值變?yōu)锳RR_2，此時(shí)計(jì)數(shù)器繼續(xù)向上計(jì)到ARR2后發(fā)生溢出后，重裝0開(kāi)始新的計(jì)數(shù)循環(huán)。 但是，如果新的且生效的ARR值A(chǔ)RR_2比當(dāng)前計(jì)數(shù)器值【CNT_x】還小會(huì)怎么樣呢？即像下面圖示的樣子：

此時(shí)新的ARR值是ARR_2，不再是ARR_1?？纱藭r(shí)的計(jì)數(shù)器的值CNT_x比新的ARR_2還大，計(jì)數(shù)器又是向上計(jì)數(shù)模式。此時(shí)計(jì)數(shù)器如何計(jì)數(shù)呢？

計(jì)數(shù)器會(huì)依然按照現(xiàn)有計(jì)數(shù)方向計(jì)數(shù)：

對(duì)于16位寬度的定時(shí)器，它會(huì)從CNT_x一直計(jì)到0xffff時(shí)發(fā)生溢出，再?gòu)?開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)到ARR_2后發(fā)生溢出重裝，這樣周期性地循環(huán)計(jì)數(shù)。顯然，如果定時(shí)器還做PWM輸出的話，從CNT_x到0xffff這段時(shí)間的輸出不是正常的，或者說(shuō)不是預(yù)期的。

對(duì)于32位寬度的定時(shí)器，它會(huì)從CNT_x一直計(jì)到0xffffffff時(shí)才發(fā)生溢出，再?gòu)?開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)到ARR_2后發(fā)生溢出重裝，這樣周期性地循環(huán)計(jì)數(shù)。同樣，如果定時(shí)器還做PWM輸出的話，從CNT_x到0xffffffff這段時(shí)間的輸出也不是正常的，或者說(shuō)不是預(yù)期的。

也就是說(shuō)，如果針對(duì)工作中的定時(shí)器中途成功修改ARR，且修改情形符合上面提到的第二種情形時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一段并不屬于用戶控制或用戶期望的計(jì)數(shù)段。自然，這段時(shí)間內(nèi)的PWM輸出往往也不是用戶預(yù)期想要的。這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于計(jì)數(shù)器的位寬和計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率。這個(gè)現(xiàn)象不論16位還是32位TIMER都有可能出現(xiàn)，無(wú)非時(shí)間長(zhǎng)短、現(xiàn)象是否明顯罷了。這也解釋了前面16位TIMER和32位TIMER在成功修改ARR后都可能出現(xiàn)一段不受控或說(shuō)非預(yù)期的計(jì)數(shù)時(shí)間段。

好，拉回我們前面的模擬測(cè)試。在測(cè)試中發(fā)生TIM2長(zhǎng)時(shí)間暫停PWM輸出后才恢復(fù)的情形時(shí)，我們可以借助調(diào)試工具，發(fā)現(xiàn)成功修改ARR值時(shí)的CNT值要比新的ARR值【11332】大，見(jiàn)下面代碼截圖【圖中數(shù)據(jù)是16機(jī)制】：

此時(shí)，不論TIM2還是TIM3都要繼續(xù)往上計(jì)數(shù)到各自計(jì)數(shù)寬度所對(duì)應(yīng)的默認(rèn)計(jì)數(shù)最大值后才基于新的ARR值做循環(huán)計(jì)數(shù)。在這段繼續(xù)往上計(jì)數(shù)的時(shí)間段內(nèi)，因?yàn)樾碌腃CR值也已經(jīng)生效且總是小于CNT的值，結(jié)合PWM1模式和高有效的極性選擇配置，這段時(shí)間自然持續(xù)保持低電平輸出。

前面也說(shuō)了，是否會(huì)出現(xiàn)一段不受控或說(shuō)非預(yù)期的較長(zhǎng)計(jì)數(shù)段跟我們修改TIMER工作參數(shù)的時(shí)間點(diǎn)有關(guān)系。當(dāng)修改工作參數(shù)時(shí)間點(diǎn)符合前面分析的第一種情形，即新的ARR值大于當(dāng)前計(jì)數(shù)器值時(shí)，是不會(huì)出現(xiàn)那段不受控或說(shuō)非預(yù)期的較長(zhǎng)延時(shí)的。比如我在測(cè)試代碼中，調(diào)整修改時(shí)間點(diǎn)如下面情形時(shí)，就看不到TIM2需要長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)后才輸出PWM的情況。

從上圖中不難看出，成功修改完新的ARR值后，當(dāng)前計(jì)數(shù)器的值比新的ARR值小。這時(shí)計(jì)數(shù)器只需按照原計(jì)數(shù)方向計(jì)到新的ARR值后溢出重裝，開(kāi)始循環(huán)計(jì)數(shù)。此時(shí)也感覺(jué)不到PWM輸出的明顯異常，更看不到長(zhǎng)時(shí)間無(wú)PWM輸出的情形。

上面的問(wèn)題也分析得差不多了，如何避免問(wèn)題的產(chǎn)生呢？

我們可以開(kāi)啟ARR寄存器的預(yù)裝功能，這樣就可以避免可能出現(xiàn)一段漫長(zhǎng)的非預(yù)期的計(jì)數(shù)段。如果不希望開(kāi)啟ARR寄存器的預(yù)裝功能，而希望隨時(shí)修改ARR生效，我們可以在修改定時(shí)器的工作參數(shù)后，通過(guò)手動(dòng)方式對(duì)TIMER進(jìn)行復(fù)位，即對(duì)TIMER事件發(fā)生寄存器的UG位置1，這樣除了產(chǎn)生定時(shí)器更新事件外，計(jì)數(shù)器會(huì)根據(jù)計(jì)數(shù)模式重裝新的計(jì)數(shù)初值，若是向下計(jì)數(shù)模式，重裝ARR后開(kāi)始向下計(jì)數(shù)，其它模式則重裝0值后開(kāi)始向上計(jì)數(shù)。當(dāng)然，也可以在修改定時(shí)器的工作參數(shù)后，直接對(duì)CNT賦予0值。

下面代碼截圖示意隨機(jī)修改ARR及CCR【此時(shí)關(guān)閉了二者的預(yù)裝功能】的情況，每次修改后都讓計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，就完全可以避免可能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)PWM輸出的情況。

上面的分析都是基于計(jì)數(shù)器采用向上計(jì)數(shù)模式而言的，如果換了計(jì)數(shù)模式，有些描述可能需相應(yīng)做調(diào)整，但基本意思是一樣的。