STM32定时器的预装寄存器及影子寄存器PSC—ARR-CCRx

    xiaoxiao2024-11-30  6

    在谈预装寄存器及影子寄存器的差别前,不妨先对STM32定时器的时基单元做个基本了解。STM32各系列的定时器结构和框架基本是一样的,时基单元也一样。 下面时基单元是以STM32F3系列为参考

    时基单元中的TIMx_PSC、 TIM_ARR两个寄存器加上捕捉比较模块中TIMX_CCR寄存器,它们都可以动态修改。不过他们的修改和生效可能不在同一个时刻,这里便引入了预装寄存器及影子寄存器的概念。要记住一点,真正在TIMER模块中起作用的是影子寄存器。

    1、用户程序对TIMx_PSC寄存器值的修改或读取都是操作其预装载寄存器,其修改值只能通过更新事件后才能生效,即从TIMx_PSC的预装寄存器拷贝到TIMx_PSC的影子寄存器。

    2、对于TIM_ARR寄存器的修改或读取,是直接操作影子寄存器还是先操作ARR的预装寄存器,等更新事件后拷贝到影子寄存器呢,这跟一个TIMx_CR1寄存器的ARPE位有关。如果ARPE=0,即不使用ARR的预装功能,则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作影子寄存器,新的ARR的值立即生效。否则,如果ARPE=1,即使用ARR的预装功能,则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作预装寄存器,直到发生更新事件后,ARR预装载寄存器的值才被拷贝到影子寄存器中。

    同样,对于TIMx_CCR的修改和读取跟TIM_ARR寄存器的修改或读取类似。是直接操作CCR影子寄存器还是先操作CCR的预装载寄存器,等更新事件后拷贝到影子寄存器呢,这跟一个TIMx_CCMRx寄存器的OCxPE位有关。如果OCxPE=0,即不使用CCR的预装载功能,则修改TIMx_CCR寄存器的值就是操作影子寄存器,新的CCR的值立即生效。否则,如果OCxPE==1,即使用CCR的预装载功能,则修改TIMx_ARR 寄存器的值就是操作预装载寄存器,要等到发生更新事件后,CCR预装载寄存器的值拷贝到影子寄存器中。

    明白了OCxPE位的功用后,当OCxPE==1时,就不难理解为什么做OC比较输出时,发现修改CCR寄存器的值后可能需要最长1个ARR周期的延时后才能生效。

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    在STM32参考手册的第13、14章中,都有一张定时器的框图,下面是第14章中定时器框图的局部,图中黄色框所示的是auto-reload register,在下面的第14.3.2节"Counter Modes"就解释了auto-reload register的用法。 在图中可以看到auto-reload register这个框有一个阴影,有些其它寄存器也有用阴影表示,如我用蓝色标出的Capture/Compare寄存器;有阴影的寄存器,表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器,一个是程序员可以写入或读出的寄存器,称为preload register(预装载寄存器),另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器,称为shadow register(影子寄存器);正如手册上的14.3.1节所说,根据TIMx_CR1寄存器中APRE位的设置,preload register的内容可以随时传送到shadow register,即两者是连通的(permanently),或者在每一次更新事件(UEV)时才把preload register的内容传送到shadow register。 在图中用红线圈起的一个大写的U和一个向下的箭头,表示对应寄存器的影子寄存器可以在发生更新事件时,被更新为它的preload register的内容;而图中用绿线圈起的部分,表示对应的Autoreload register可以产生一个更新事件(U)或更新事件中断(UI)。 设计preload register和shadow register的好处是,所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preload register的内容,这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadow register,或者preload register和shadow register是直通的,即软件更新preload register时,同时更新了shadow register,因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器,结果造成多个通道的时序不能同步,如果再加上其它因素(例如中断),多个通道的时序关系有可能是不可预知的。

    个人点评: 

    1.  有影子寄存器的有3个:分频寄存器PSC,自动重装载ARR,自动捕获CCRx,注意,PSC,ARR,CCRx不是影子寄存器,而是它们对应的“预装载寄存器”;

    2、影子寄存器才是真正起作用的寄存器,但是ST没有提供这个寄存器出来,只是提供出与之相对应的预装载寄存器,分别为“PSC,ARR,CCRx”

    3、我们用户能接触到,能修改或读取的都是预装载寄存器,ST只是把它们开放出来(影子寄存器并没有开放给用户),其实就是ARR寄存器,如:TIM1->ARR

    4、从预装载寄存器ARR传送到影子寄存器,有两种方式,一种是立刻更新,一种是等触发事件之后更新;这两种方式主要取决于寄存器TIMx->CR1中的“APRE”位;

         4.1 , APRE=0,当ARR值被修改时,同时马上更新影子寄存器的值;

         4.2 , APRE=1,当ARR值被修改时,必须在下一次事件UEV发生后才能更新影子寄存器的值;

    5、怎么样马上立刻更改影子寄存器的值,而不是下一个事件;方法如下:

         5.1 、将ARPE=0,TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, DISABLE );

         5.2     在ARPE=1,TIM_ARRPreloadConfig(ch1_Master_Tim, ENABLE); 我们更改完预装载寄存器后,立刻设置UEV事件,即更改EGR寄存的UG位,如下:

                    TIM1->ARR     =    period-1;     //设置周期                 TIM1->CCR1   =    period>>1;  //设置占空比 50%                 TIM_GenerateEventTIM1,TIM_EventSource_Update); //主动发生UEV事件,UG=1

    6、传送过程示意图如下:

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