【经验】灵动微电子MM32F5270 MCU定时器单脉冲输出指南

1、单脉冲输出

定时器单脉冲输出是比较输出应用中的一种模式，所谓的单脉冲就是通过配置定时器使其在一个可控延时后，产生一个脉宽可控的脉冲。

单脉冲模式（One Pulse Mode）下，计数器响应一个激励，产生一个脉宽可调的脉冲。配置 TIMx_CR1 寄存器的OPM=1，选择单脉冲模式，触发信号有效沿或配置 CEN=1 都可以启动计数器，直到下个更新事件发生或配置 CEN=0 时，计数器停止计数。

产生脉冲的必要条件是比较值与计数器的初始值不同，所以在计数器启动之前的必要配置如下：

• 递增计数方式：计数器 CNT < CCRx ≤ ARR。

• 递减计数方式：计数器 CNT > CCRx。

例如，在 TI2 检测到上升沿，延迟 tDELAY 之后，在 OC2 上产生一个长度为 tPULSE 的正脉冲。配置 TI2FP2 作为触发源：

• 1、配置 TIMx_CCMR1 寄存器中的 CC2S = 01，将 TI2FP2 映射到 TI2。

• 配置 TIMx_CCER 寄存器中的 CC2P = 0，检测 TI2FP2 的上升沿。

• 配置 TIMx_SMCR 寄存器中的 TS = 110， TI2FP2 作为从模式控制器的触发（TRGI）。

• 配置 TIMx_SMCR 寄存器中的 SMS = 110，选择触发模式， TI2FP2 使能计数器工作。

OPM 的波形由 TIMx_ARR 和 TIMx_CCR1 决定（要考虑时钟频率和计数器预分频器）：由 TIMx_CCR1寄存器的值和 CNT 初始值决定触发信号与单脉冲开始之间的延迟 t_DELAY， TIMx_ARR - TIMx_CCR1 的值为脉冲的宽度 t_PULSE。

下面是一个产生负脉冲的例子，即发生比较匹配时产生从 1 到 0 的波形，计数器达到预装载值时产生一个从 0 到 1 的波形：

• 配置 TIMx_CCMR1 寄存器 OC1M = 111，选择 PWM 模式 2。

• 配置 TIMx_CCER 寄存器 CC1P = 1，输出低电平有效。

• 配置 TIMx_CCMR1 中 OC1PE = 1 和 TIMx_CR1 寄存器中 ARPE=1，使能预装载寄存器。

• 配置 TIMx_CCR1 寄存器和 TIMx_ARR 寄存器。

• 配置 TIMx_EGR 寄存器 UG=1 产生一个更新事件。

• 等待在 TI2 上的一个外部触发事件。

此例中， TIMx_CR1 寄存器中的 DIR=0、 CMS=0、 OPM= 1，在下一个更新事件（当计数器从自动装载值返回到 0）时停止计数。

2、实验

2.1  实验说明

配置TIM1_CH1单脉冲输出，TIM1_CH2输入捕获，TIM1从模式选择触发模式，TIM3_CH1输出PWM，触发TIM1计数器开始计数。当TIM1_CH2捕捉到有效信号时，TIM1计数器开始计数，按照配置好的脉宽，TIM1_CH1输出一个脉冲信号。

2.2  程序编写

程序部分参考MM32提供的例程，相关代码在此基础上更改。

2.21 GPIO初始化

配置PA8作为TIM1_CH1、PA9作为TIM1_CH2

void TIM1_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_GPIO_ClockCmd(GPIOA, ENABLE);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_1);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin     = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode    = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed   = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin     = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode    = GPIO_Mode_IPD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed   = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

同样的，配置PB4作为TIM3_CH1，代码略。

2.22 TIM1初始化

程序中调用TIM1_Monopulse_Init()函数配置TIM1的自动预装载值为（10000-1），预分频器的值为（SystemCoreClock / 1000000 - 1），即TIM1定时器发生更新事件的周期为10ms。

TIM1_Monopulse_Init(10000 - 1, SystemCoreClock / 1000000 - 1); 

在该函数中配置了TIM1_CH1输出PWM，输出信号极性为高电平有效，脉冲宽度为50%，使能TIM1单脉冲输出模式。配置TIM1_CH2输入捕获，从模式触发源选择TI2FP2作为计数器的触发输入，在信号的上升沿启动。详见函数定义如下：

void TIM1_Monopulse_Init(u16 arr, u16 psc)  
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStruct;
    TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStruct;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_TIM1, ENABLE);
    TIM_DeInit(TIM1);
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStruct);
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; 
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStruct);

    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct); 
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; 
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = arr / 2;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; 
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
    TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStruct);  
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStruct);

    TIM_ICInitStruct.TIM_Channel     = TIM_Channel_2; 
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity  = TIM_ICPolarity_Rising;  
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; 
    TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter    = 0x0;
    TIM_ICInit(TIM1, &TIM_ICInitStruct);  
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);
    TIM_SelectOnePulseMode(TIM1, TIM_OPMode_Single); 
    TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI2FP2); 
    TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Trigger); 
    TIM_SetCounter(TIM1, 0);
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
}

2.23 TIM3初始化

程序中调用TIM3_PWM_Init()函数配置TIM3的自动预装载值为（10000-1），预分频器的值为（SystemCoreClock / 1000000 - 1），即TIM3定时器发生更新事件的周期为20ms。

TIM3_PWM_Init(10000 - 1, SystemCoreClock / 1000000 - 1);

在该函数中配置了TIM3_CH1输出PWM，输出信号极性为高电平有效，脉冲宽度为25%。详见函数定义如下：

void TIM3_PWM_Init(u16 arr, u16 psc) 
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStruct;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_TIM3, ENABLE);
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStruct);
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct);
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (arr / 4) * 3;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; 
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStruct); 
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); 
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);  
    TIM_SetCounter(TIM3, 0);  
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

按照上述配置，PB4（TIM3_CH1）作为PA9（TIM1_CH2）的输入端，当PA9捕捉到PB4输出的PWM的上升沿时，TIM1计数器启动计数，控制延时为5ms，PA8输出一个脉宽为5ms的脉冲。

2.3 下载验证

连接PA9（TIM1_CH2）和PB4（TIM3_CH1），使用逻辑分析仪连接PA8和PA9，运行程序观测波形如下：

其中，通道8连接PA8，通道9连接PA9：

测量两段间距均为5ms，运行结果和上述配置一致。