硬石電機(jī)控制專題指導(dǎo)手冊(cè)

1、STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)硬石電機(jī)專題指導(dǎo)手冊(cè)STM32 高級(jí)應(yīng)用系列技術(shù)： 電話：515110016（硬石電子旺：硬石電子）旺版本歷史版本修改內(nèi)容作者V1.02016-06-20新建文件硬石V1.12016-07-02添加章節(jié)內(nèi)容，更新至第 9 章硬石V1.22016-12-22添加章節(jié)內(nèi)容，更新至第 12 章硬石V1.32017-05-10修改步進(jìn)電機(jī)為共陽(yáng)接線方式硬石STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)前言（Motor）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈產(chǎn)電生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。眾所周知，電機(jī)是傳動(dòng)以及系統(tǒng)中的重要組成部分，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的

2、重點(diǎn)已經(jīng)開始從過去簡(jiǎn)單的傳復(fù)雜的轉(zhuǎn)移;尤其是對(duì)電機(jī)的速度、位置、轉(zhuǎn)矩的精確。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)關(guān)于本文檔幾點(diǎn)說明1)本文檔參考大量文檔而編寫完成，部分內(nèi)容可能直接網(wǎng)絡(luò)文檔，所以在結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句組織上不是很嚴(yán)謹(jǐn)，我們力求平白化，把內(nèi)容、原理講通就好。所以本文檔有部分資料說明來著網(wǎng)絡(luò)，在此我們對(duì)原作者表示衷心的感謝，當(dāng)然如果有原作者認(rèn)為我們不能您的著作內(nèi)容，請(qǐng)務(wù)必我們，我們會(huì)把相關(guān)內(nèi)容修改。2)因本人能力有限，可能文分內(nèi)容表述善，請(qǐng)各路高手務(wù)必指出，我們會(huì)虛心求教，我們會(huì)根據(jù)情況贈(zèng)送本店模塊以表示我們的誠(chéng)意。最后，希望大家繼續(xù)支持硬石科技！3)本文檔所有例程是基于 HAL 庫(kù)編寫的，例程：（硬石

3、 YS-F1Pro 開發(fā)板 HAL 庫(kù)例程持續(xù)更新/5. 軟件設(shè)計(jì)之電機(jī)(HAL 庫(kù)版本)）云：ht/s/1i574oPv：r3s3STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)目錄(一)第 1 章1.1電機(jī)基礎(chǔ)8電機(jī)分類和原理8電機(jī)分類81.1.1 伺服電機(jī)91.1.2 步進(jìn)電機(jī)101.1.3 無(wú)刷直流電機(jī)121.1.4舵機(jī)13三個(gè)基本定則14直流電機(jī)工作原理171.21.3：.181.3.11.3.2 工作過程181.3.3 電動(dòng)勢(shì)與能量轉(zhuǎn)換分析19TIM-基本定時(shí)器20基本定時(shí)器簡(jiǎn)介20基本定時(shí)器功能框圖21STM32CubeMX 生成工程23TIM-基本定時(shí)器外設(shè)結(jié)構(gòu)體26TIM6&TIM7 編程流程分析2

4、8第 2 章2.12.22.32.42.52.6第 3 章3.13.23.33.43.53.63.73.83.9TIM6&TIM7 基本定碼實(shí)現(xiàn)28TIM-高級(jí)高級(jí)定時(shí)器32定時(shí)器32輸入捕獲模式40PWM 輸入模式41強(qiáng)置輸出模式43輸出比較模式43PWM 模式44互補(bǔ)輸出和死區(qū).46在外部時(shí)清除 OCxREF 信號(hào)46產(chǎn)生六步 PWM 輸出473.10 單脈沖模式483.11 編碼器接口模式483.12 與霍爾傳感器的接口503.13 TIMx 定時(shí)器和外部觸發(fā)的同步513.14 STM32CubeMX 生成工程533.15 高級(jí)3.16 高級(jí)3.17 高級(jí)定時(shí)器外設(shè)結(jié)構(gòu)體55定時(shí)器生成

5、PWM 編程流程分析57定時(shí)器生成 PWM 代碼實(shí)現(xiàn)57(二)電機(jī)驅(qū)動(dòng)61STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)第 4 章4.14.24.3有刷直流電機(jī)61直流電機(jī)61電機(jī)參數(shù)分析62直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)654.3.1 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)基本原理654.3.2 H 橋電路分析674.3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)選型69.704.44.5第 5 章5.15.25.35.45.55.6PWM脈沖寬度調(diào)制73電機(jī)旋轉(zhuǎn)25GA370 直流實(shí)現(xiàn)76電機(jī)76硬件連接77STM32CubeMX 生成工程79電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)編程流程83電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)代碼分析83三軸直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)895.6.1STM32CubeMX 生成工程895

6、.6.2三軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)代碼分析91第 6 章6.16.26.36.46.56.66.7第 7 章7.17.27.37.47.57.67.77.87.9編碼器測(cè)速98編碼器98編碼器分類及原理99增量式編碼器脈沖輸入模式102電機(jī)編碼器10225GA370STM32CubeMX 生成工程106電機(jī)編碼測(cè)速編程流程111電機(jī)編碼器測(cè)速實(shí)現(xiàn)代碼分析111舵機(jī).117概述117舵機(jī)的組成118舵機(jī)工作原理120舵機(jī)選購(gòu)121舵機(jī)使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)123輝盛 SG90 和 MG996R 舵機(jī)簡(jiǎn)介123硬件設(shè)計(jì)125STM32CubeMX 生成工程127MG996R 舵機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)1297.9.1 MG996

7、R 舵機(jī)旋轉(zhuǎn)7.9.2 MG996R 舵機(jī)旋轉(zhuǎn)編程流程129實(shí)現(xiàn)代碼分析1297.10 四軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)1327.10.1 STM32CubeMX 生成工程1337.10.2 四軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)代碼分析135第 8 章步進(jìn)電機(jī)139STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)步進(jìn)電機(jī)1398.1.1 步進(jìn)電機(jī)介紹1398.1.2 步進(jìn)電機(jī)分類1408.1.3 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)1418.1.4 步進(jìn)電機(jī)的極性144步進(jìn)電機(jī)工作原理1448.2.1 單極性驅(qū)動(dòng)的原理1458.2.2 雙極性驅(qū)動(dòng)的原理1498.2.3 細(xì)分驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)介1528.2.4 電機(jī)損耗15328BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)1538.3.128

8、BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)1538.3.2 ULN2003 小型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC1568.3.3 STM32CubeMX 生成工程1588.3.4 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)代碼分析1608.18.28.328BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)1628.48.4.1STM32CubeMX 生成工程1638.4.228BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)代碼分析164步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器1678.5.157 步進(jìn)電機(jī)1688.58.5.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng).1698.5.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器171第 9 章9.1步進(jìn)電機(jī).176步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)1769.1.1 STM32CubeMX 生成工程1769.1.2 步進(jìn)

9、電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)代碼分析181步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)1869.29.3四軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)1909.3.1 STM32CubeMX 生成工程1909.3.2 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)代碼分析196步進(jìn)電機(jī)使用常見問題202直流無(wú)刷電機(jī)2079.4第 10 章10.1 直流無(wú)刷電機(jī)介紹20710.2 方波和正弦波驅(qū)動(dòng)20810.3 BLDC 工作原理及硬件設(shè)計(jì)21010.3.1 BLDC 電機(jī)工作的基本原理21010.3.2 BLDC 驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)計(jì)21410.3.3 霍爾傳感器模式21610.3.4 無(wú)傳感器模式22010.3.5 BLDC 速度.22410.4 BLDC 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)程序22610.4.1 6 步

10、PWM 程序?qū)崿F(xiàn)227STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)10.4.2 BLDC 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)233電機(jī)高級(jí)應(yīng)用243(三)第 11 章 基于 PID 算法的直流電機(jī).24311.1 PID 算法介紹24311.2 模擬 PID11.3 數(shù)字 PID原理246.24911.4 基于增量式 PID 的電機(jī)速度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)25511.5 基于位置式 PID 的電機(jī)速度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)259第 12 章 基于梯形加12.1 步進(jìn)電機(jī)曲線加的步進(jìn)電機(jī).262.26212.2 梯形加12.3 梯形加算法原理分析264算法實(shí)現(xiàn)277STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)(一) 電機(jī)基礎(chǔ)第一部分內(nèi)容屬于電機(jī)知識(shí)介紹性內(nèi)容，通過閱讀本部分內(nèi)容可以對(duì)電

11、機(jī)有大致的了解。第1章電機(jī)分類和原理在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由于發(fā)電機(jī)是電能的生產(chǎn)，所以和電相比，它的種類要少的多；而電是工業(yè)中的應(yīng)用，所以和發(fā)電機(jī)相比，人們對(duì)電的研究要多的多，對(duì)其分類也要詳細(xì)的多。實(shí)際上，我們通常所說的旋轉(zhuǎn)電機(jī)都是狹義的，也就是電俗稱“馬達(dá)”。眾所周知，電是傳動(dòng)以及系統(tǒng)中的重要組成部分，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電在實(shí)際應(yīng)用中的重點(diǎn)已經(jīng)開始從過去簡(jiǎn)單的傳復(fù)雜的轉(zhuǎn)移；尤其是對(duì)電的速度、位置、轉(zhuǎn)矩的精確。1.1電機(jī)分類對(duì)于一個(gè)電氣工程技術(shù)來說，熟悉各種電機(jī)的類型及其性能是很重要的一件事情。通常人們根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途進(jìn)行基本分類。下面我們就從電動(dòng)機(jī)開始，逐步介紹電機(jī)中最有代表性、最常用、最基

12、本的電電和功率電以及信號(hào)電機(jī)，見圖 1-1。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 1-1 電機(jī)分類1.1.1伺服電機(jī)伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種系統(tǒng)中，能將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量，拖動(dòng)被元件，從而達(dá)到目的。伺服電機(jī)系統(tǒng)見圖 1-2。一般地，伺服電機(jī)要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速要受所加電壓信號(hào)的；轉(zhuǎn)速能夠隨著所加電壓信號(hào)的變化而連續(xù)變化；轉(zhuǎn)矩能通過器輸出的電流進(jìn)行；電機(jī)的反映要快、體積要小、功率要小。伺服電機(jī)主要應(yīng)用在各種運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，尤其是隨動(dòng)系統(tǒng)。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 1-2 伺服電機(jī)系統(tǒng)伺服電機(jī)有直流和交流之分，最早的伺服電機(jī)是一般的直流電機(jī)，在精度不高的情況下，才采用一般的直流電機(jī)做伺服電機(jī)。當(dāng)

13、前隨著永磁同步電機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，絕大部分的伺服電機(jī)是指交流永磁同步伺服電機(jī)或者直流無(wú)刷電機(jī)。1.1.2步進(jìn)電機(jī)所謂步進(jìn)電機(jī)就是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；更通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。我們可以通過脈沖的個(gè)數(shù)來電機(jī)的角位移量，從而達(dá)到精確的目的；同時(shí)還可以通過脈沖頻率來電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。目前，比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR)、永磁式步進(jìn)電機(jī)(PM)、混合式步進(jìn)電機(jī)(HB)和單相式步進(jìn)電機(jī)等，見圖 1-3。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 1-3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)

14、動(dòng)的形式，正是這個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字技術(shù)相結(jié)合。但步進(jìn)電機(jī)在精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)的直流伺服電機(jī)；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場(chǎng)合。由于步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)，所以步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域;尤其是在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電機(jī)不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。除了在數(shù)控機(jī)的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以用在其他的機(jī)械上，比如作為自動(dòng)送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。此外，步進(jìn)電機(jī)也存在許多缺陷；由于步進(jìn)電機(jī)存在空載啟動(dòng)頻

15、率，所以步進(jìn)電機(jī)可以低速正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度時(shí)就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有的嘯叫聲；不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大，細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難；并且，步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有較大的振動(dòng)和噪聲。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)1.1.3無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)，見圖 1-4，是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流；無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷力矩電機(jī)。一般地，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是梯形波(一般是“方波”)，另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講也是交流伺服電機(jī)的一種。圖 1-4 無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)在重量和體積

16、上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以減少 40%50%左右。由于永磁材料的量都在 100kW 以下。問題，致使無(wú)刷直流電機(jī)一般的容這種電機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，長(zhǎng)，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電機(jī)在系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。這里就簡(jiǎn)單介紹這幾種目前工業(yè)常用并合適 STM32 去的電機(jī)，其他類型的電機(jī)屬于大功率、大設(shè)備電機(jī)，有的同學(xué)可以去查找相關(guān)資料了解。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)一般地，在一個(gè)完整的自動(dòng)系統(tǒng)中，信號(hào)電機(jī)、功率電和電動(dòng)機(jī)都會(huì)有的用武之地。通常電是很“精確”的電，在系統(tǒng)中充當(dāng)“執(zhí)行裝置”；而功率電是比較“強(qiáng)壯”的大功率電，常用來

17、拖動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備；信號(hào)電機(jī)則在系統(tǒng)中擔(dān)任“通訊員”的，本質(zhì)上就是“電機(jī)傳感器”。當(dāng)然，并不是所有的自動(dòng)系統(tǒng)中都具備這三種電機(jī)，在一般的自動(dòng)化領(lǐng)域，例如運(yùn)動(dòng)和過程，尤其是在運(yùn)動(dòng)中，電是必不可少的“器件”，所以電在自動(dòng)化領(lǐng)域中的地位是舉足輕重的，這也是人們對(duì)電研究最多的之一。舵機(jī)1.1.4除了上面介紹的幾種電機(jī)之外，還有另外一種電機(jī)（實(shí)際上是一個(gè)電機(jī)系統(tǒng)）在我們生活中非常常用，我們有必要了解一下：舵機(jī)。舵機(jī)（英文叫 Servo，伺服）：它由直流電機(jī)、齒輪組、傳感器和電路組成的一套自動(dòng)系統(tǒng)，見圖 1-5。通過信號(hào)，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。舵機(jī)一般而言都有最大旋轉(zhuǎn)角度（比如 180 度。）與普通直流電機(jī)的區(qū)

18、別主要在，直流電機(jī)是一圈圈轉(zhuǎn)動(dòng)的，舵機(jī)只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不能一圈圈轉(zhuǎn)。普通直流電機(jī)無(wú)法反饋轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息，而舵機(jī)可以。用途也不同，普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動(dòng)做動(dòng)力用，舵機(jī)是某物體轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度用（比如人的關(guān)節(jié)）。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 1-5 舵機(jī)后面我們會(huì)詳細(xì)介紹：步進(jìn)電機(jī)、有刷直流電機(jī)、舵機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)這 4 中電機(jī)的工作原理并使用 STM32 開發(fā)板實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。1.2三個(gè)基本定則電機(jī)原理分析需要明白三個(gè)物理基本定則。1.左手定則位于磁場(chǎng)中的載流導(dǎo)體，會(huì)受到力的作用，力的方向可按左手定則確定，如圖 1-6 所示：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，把手心面向 N 極，四指順著電流的方向

19、，那么大拇指所指方向就是載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖1-6 左手定則力的大小為：F = BIL sin 其中：B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度（T），I 為電流大小（A），L 為導(dǎo)體有效長(zhǎng)N），為：B 和 I 的夾角。度（m），F(xiàn) 為力的大小（2.右手定則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體因切割磁力線會(huì)感生出電動(dòng)勢(shì) E，其示意見圖 1-7：STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖1-7 右手定則其大小為： E = vBL sin 其中：v 為導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度（m/s），B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度（T），L 為導(dǎo)m），為：B 和 L 的夾角。體長(zhǎng)度（3.安培定則用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那

20、一端就是通電螺旋管的 N 極，見圖 1-8。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 1-8 安培定則1.3直流電機(jī)工作原理一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型如圖 1-9，其中固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。圖 1-9 直流電機(jī)的物理模型圖STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)：1.3.11)磁場(chǎng)：圖 1-9 中 N 和 S 是一對(duì)靜止的磁極，用以產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度沿圓周為正弦分布。勵(lì)磁繞組容量較小的發(fā)電機(jī)是用磁鐵做磁極的。容量較大的發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)是由直流電流通過繞在磁極鐵心上的繞組產(chǎn)生的。用來形成 N 極和 S極的繞組稱為勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組中的電流稱為勵(lì)磁電流 I

21、f。2)電樞繞組：在 N 極和 S 極之間，有一個(gè)能繞軸旋轉(zhuǎn)的圓柱形鐵心，其上緊繞著一個(gè)線圈稱為電樞繞組(圖中只畫出一匝線圈)，電樞繞組中的電流稱為電樞電流 Ia。3)換向器：電樞繞組兩端分別接在兩個(gè)相互絕緣而和繞組同軸旋轉(zhuǎn)的半圓形銅片換向片上，組成一個(gè)換向器。換向器上壓著固定不動(dòng)的炭質(zhì)電刷。4)電樞：鐵心、電樞繞組和換向器所組成的旋轉(zhuǎn)部分稱為電樞。1.3.2工作過程簡(jiǎn)易的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程見圖 1-10。圖 1-10 直流電工作原理示意圖1)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)載相聯(lián)。電流從電刷 A 流入電樞繞組，從電刷 B 流出。電樞電流 Ia

22、 與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力F，其方向可用左手定則判定。這一對(duì)電磁力所形成的電磁轉(zhuǎn)矩 T，使電電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩與電樞旋轉(zhuǎn)方向關(guān)系：同向2)換向當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖 b 所示位置時(shí)，ab 邊轉(zhuǎn)到了 S 極下，cd 邊轉(zhuǎn)到了 N 極下。這時(shí)線圈電磁轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨同一起旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A總是接觸 N 極下的導(dǎo)線，而電刷 B 總是接觸 S 極下的導(dǎo)線，故電流生改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。方向發(fā)1.3.3電動(dòng)勢(shì)與能量轉(zhuǎn)換分析反電動(dòng)勢(shì)：電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，割切磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)(用右手定則判定)的方向與電樞電流 Ia 和外加電壓 U 的方向總是相反的，稱為反電動(dòng)勢(shì)Ea。電源只

23、有克服這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)才能向電輸入電流?？梢?，電向負(fù)載輸出機(jī)械功率的同時(shí)，電源卻向電輸入電功率，電起著將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的作用。電動(dòng)勢(shì)方向與電流方向關(guān)系：反向能量轉(zhuǎn)換：電源（電能）-電磁轉(zhuǎn)矩-負(fù)載（機(jī)械能）由此可見，加于直流電的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電的基本工作原理。簡(jiǎn)單來說，直流電就是利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)而“切割”其磁力線的原理工作的。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)第2章TIM-基本定時(shí)器STM32 定時(shí)器最基本的功能就是定時(shí)，常見的有定時(shí)USART 數(shù)據(jù)

24、、定時(shí)AD 數(shù)據(jù)等。我們硬石開發(fā)板主打的就是電機(jī)，使用定時(shí)器產(chǎn)生的 PWM電機(jī)狀態(tài)是工業(yè)普遍的方法，所以對(duì)定時(shí)器的深入學(xué)習(xí)，是很有必要的。來基本定時(shí)器簡(jiǎn)介2.1STM32F1xx 系列有總共有 11 個(gè)定時(shí)器，其中 2 個(gè)高級(jí)定時(shí)器、4 個(gè)通用定時(shí)器、2 個(gè)基本定時(shí)器、2 個(gè)看門狗定時(shí)器和上一章節(jié)已經(jīng)講的系統(tǒng)滴答定時(shí)器?？撮T狗定時(shí)器以后章節(jié)會(huì)講到，這一章節(jié)，主要研究的是剩下的 8 個(gè)定時(shí)器。其中 TIM1 和 TIM8 能夠產(chǎn)生 3 對(duì) PWM 互補(bǔ)輸出，常用于三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)， 時(shí)鐘由 APB2 的輸出產(chǎn)生。TIM2TIM5 是通用定時(shí)器，TIM6 和 TIM7 是基本定時(shí)器器，時(shí)鐘由 APB

25、1 輸出產(chǎn)生?；径〞r(shí)器的功能較為簡(jiǎn)單，包含兩個(gè)定時(shí)器 TIM6和 TIM7，這兩個(gè)定時(shí)器的功能主要有兩個(gè)，第一就是基本定時(shí)功能，當(dāng)累加的時(shí)鐘脈沖數(shù)超過預(yù)定值時(shí)，能觸發(fā)中斷或者觸發(fā) DMA 請(qǐng)求。第二是專門用于驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。TIM6 和 TIM7 兩者間是完全用。的，當(dāng)然，可以同時(shí)使定時(shí)器通道功能引腳分布見表格 2-1：STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)表格 2-1 定時(shí)器通道引腳分布各個(gè)定時(shí)器的特性見表格 2-2：表格 2-2 各定時(shí)器的特性2.2基本定時(shí)器功能框圖基本定時(shí)器的功能框圖是基本定時(shí)器的最內(nèi)容，掌握了定時(shí)器的功能框圖，腦海中可以試著去思考基本定時(shí)器的功能，此時(shí)對(duì)基本定時(shí)器，就會(huì)

26、有更加清晰的理解。在圖 2-1 中可以看到自動(dòng)重裝載寄存器、預(yù)分頻器下面有一個(gè)陰影，在圖下方暗紅色框內(nèi)，可以看到，陰影的解釋是：根據(jù)位的設(shè)定，在定時(shí)器更新定時(shí)器計(jì)數(shù)器分辨率計(jì)數(shù)器類型預(yù)分頻系數(shù)產(chǎn)生 DMA請(qǐng)求捕獲/比較通道互補(bǔ)輸出TIM1 TIM816 位向上、向下、向上/ 向下1-65536任意數(shù)可以4有TIM2 TIM3 TIM4 TIM516 位向上、向下、向上/ 向下1-65536任意數(shù)可以4沒有TIM6 TIM716 位向上1-65536任意數(shù)可以0沒有STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)（Update）（U）時(shí)傳送預(yù)裝載寄存器至實(shí)際寄存器。這表示在物理上這個(gè)寄存器對(duì)應(yīng) 2 個(gè)寄存器：一個(gè)是我們

27、可以寫入或讀出的寄存器，稱為預(yù)裝載寄存器，另一個(gè)是我們看不見的、無(wú)法真正對(duì)其讀寫操作的，但是在使用中真正起作用的寄存器，稱為寄存器（圖中的實(shí)際寄存器）。然后是指向兩個(gè)不同方向的圖標(biāo)。指向右下角的圖標(biāo)表示一個(gè)。指向右上角的圖標(biāo)表示中斷和 DMA 輸出。在圖中的自動(dòng)重裝載寄存器有寄存器，它的左邊有一個(gè)帶有“U”字母的圖標(biāo)，表示在更新生成時(shí)就把自動(dòng)重裝載寄存器內(nèi)容拷貝到寄存器內(nèi)。圖 2-1 基本定時(shí)器框圖r時(shí)鐘源定時(shí)器要實(shí)現(xiàn)定時(shí)，那么首先需要時(shí)鐘源，基本定時(shí)器的時(shí)鐘源只能來自內(nèi)部時(shí)鐘，是由 CK_INK 提供。定時(shí)器的時(shí)鐘不是直接來自 APB1 或 APB2，而是來自輸入為APB1 或APB2 的一

28、個(gè)倍頻器。比如在基本定時(shí)器和通用定時(shí)器的時(shí)鐘，當(dāng) APB1 的預(yù)分頻系數(shù)為 1 時(shí)，這個(gè)倍頻不起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于 APB1的頻率；當(dāng) APB1 的預(yù)分頻系數(shù)為其它數(shù)值（如 2）時(shí)，這個(gè)倍頻器起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于 APB1 頻率的兩倍。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)當(dāng) TIM6 和 TIM7 的寄存器 1（TIMx_CR1）的 CEN 位置 1 時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘即向預(yù)分頻器提供時(shí)鐘，也就是啟動(dòng)基本定時(shí)器。高級(jí)定時(shí)器和通用定時(shí)器則較為復(fù)雜，后面的章節(jié)會(huì)有詳細(xì)介紹。r器定時(shí)器器，對(duì)基本定時(shí)器的復(fù)位、使能以及計(jì)數(shù)的。甚至還專門用于 DAC 轉(zhuǎn)換觸發(fā)。r計(jì)數(shù)器定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能，我們已經(jīng)知道基

29、本定時(shí)器的時(shí)鐘源是 36MHz，如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定時(shí)呢？這就是一個(gè)計(jì)數(shù)的過程，分別涉及到三個(gè)寄存器：計(jì)數(shù)器寄存器（T）、預(yù)分頻寄存器（TIMx_PSC）、自動(dòng)重裝載寄存器（TIMx_ARR）。這三個(gè)寄存器都是 16 位有效數(shù)字，可設(shè)置的值為 065535。圖2-1 中，我們可以看到預(yù)分頻器 PSC 有一個(gè)輸入時(shí)鐘 CK_PSC 和一個(gè)輸出時(shí)鐘T。輸入時(shí)鐘來源于器部分，通過設(shè)置預(yù)分頻的數(shù)值，可以得到不同的T，它實(shí)際計(jì)算的式子為：T=FCK_PSC/(PSC15：0+1)。因?yàn)榧拇嫫骶哂芯彌_，可以在運(yùn)行過程中改變它的數(shù)值，新的預(yù)分頻TIMx_PSC數(shù)值將在下一個(gè)更新時(shí)起作用。前面說過，基本定時(shí)器只能向

30、上計(jì)數(shù)，在定時(shí)器使能后（CEN 置 1），計(jì)數(shù)器COUNTER 根據(jù)加 1，當(dāng)T 頻率向上計(jì)數(shù)，即每一個(gè)T 脈沖，T 值就（產(chǎn)生 DMAT 值與 TIMx_ARR 的設(shè)定值相等時(shí)就自動(dòng)生成請(qǐng)求、產(chǎn)生中斷信號(hào)或者觸發(fā) DAC 同步電路），并且T 自動(dòng)清零，然后重新開始計(jì)數(shù)，不斷重復(fù)上述過程。因此我們只要設(shè)定 CK_PSC 和 TIMx_ARR 這兩個(gè)寄存器的值就可以生成時(shí)間。對(duì)應(yīng)的就是程序中定時(shí)器預(yù)分頻設(shè)置和定時(shí)器周期。具體的定時(shí)周期計(jì)算，將會(huì)在下面程序中講解，目的是更加的直接去理解。2.3STM32CubeMX 生成工程1)首先我們選擇需要用到的基本定時(shí)器，如圖 2-2。STM32 技術(shù)開發(fā)手

31、冊(cè)圖 2-2 引腳選擇及定時(shí)器的選擇2)定時(shí)器時(shí)鐘的設(shè)置，可以看到圖 2-3，我們?cè)谇懊嬷v過，基本定時(shí)器時(shí)鐘是經(jīng)過 APB1 倍頻的。經(jīng)過倍頻后，定時(shí)器的時(shí)鐘是 72MHz。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 2-3 定時(shí)器時(shí)鐘3)在圖 2-4 ，清零。預(yù)分頻值設(shè)置為 71，周期為 1000，觸發(fā)選擇為圖 2-4 定時(shí)器設(shè)置STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)4)選擇開啟中斷，如圖2-5。圖 2-5開啟中斷上面是對(duì) CubeMX 軟件生成定時(shí)器工程的主要設(shè)置，其它設(shè)置，例如 GPIO之類的，大家應(yīng)該都會(huì)選擇了。2.4TIM-基本定時(shí)器外設(shè)結(jié)構(gòu)體對(duì)于代碼 2-1 句柄，也是作為我們操作定時(shí)器的“接口”，下面我們對(duì)各

32、個(gè)成員進(jìn)行介紹。代碼 2-1 基本定時(shí)器句柄rrInstance：TIM 寄存器基地址。Init：基本定時(shí)器相關(guān)參數(shù)設(shè)定，下面會(huì)有詳細(xì)的講解。rChannel：定時(shí)器通道的選擇，有四個(gè)通道和一個(gè)“”通道。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)rhdma7：定時(shí)器 DMA 相關(guān)，后面的“7”表示著它只能由 TIM DMA Handle Index這個(gè)定時(shí)器的 DMA 處理標(biāo)志。rLock/State：鎖定機(jī)制和定時(shí)器操作的狀態(tài)。基本定時(shí)器參數(shù)設(shè)定，此結(jié)構(gòu)體成員用來設(shè)置定時(shí)器的基本工資參數(shù)，該結(jié)構(gòu)體成員設(shè)置參數(shù)時(shí)將會(huì)對(duì)應(yīng)定時(shí)器相應(yīng)的寄存器，達(dá)到配置定時(shí)器工作環(huán)境的目的。代碼 2-2 基本定時(shí)器參數(shù)設(shè)定rPres

33、caler：定時(shí)器預(yù)分頻設(shè)置，時(shí)鐘源經(jīng)過該分頻器才是定時(shí)器時(shí)鐘，它設(shè)定 TIMx_PSC 寄存器的值，結(jié)合上一節(jié)的講解，可以回去看看?？稍O(shè)置值范圍為 065535，實(shí)現(xiàn) 1 至 65536 分頻，我們的工程設(shè)置是 71，這樣分頻后的時(shí)鐘是 1MHz。rCouterMode：定時(shí)器計(jì)數(shù)方式，基本定時(shí)器只能向上計(jì)數(shù)，即T 只能從 0 開始遞增，無(wú)須初始化。Period：定時(shí)器周期，可設(shè)置值為 065535。在定時(shí)器預(yù)分頻我們已經(jīng)得到分r頻后的時(shí)鐘為 1MHz。Period 的值我們?cè)O(shè)置為 1000，這樣，定時(shí)器產(chǎn)生中斷的頻率為：1MHz/1000=1KHz，即為 1ms 的定時(shí)周期。ClockDi

34、vision：時(shí)鐘分頻，設(shè)置定時(shí)器時(shí)鐘 CK_INT 頻率與數(shù)字濾波器采樣時(shí)鐘頻率分頻比，基本定時(shí)器沒這個(gè)功能，略過。rrRepetitionCounter：重復(fù)計(jì)數(shù)器，屬于高級(jí)寄存器寄存器位，利用它可以非常輕松輸出 PWM 的個(gè)數(shù)。這里不用設(shè)置。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)2.5TIM6&TIM7 編程流程分析1) 初始化三個(gè) LED 燈；2) 設(shè)置定時(shí)器周期和預(yù)分頻器；3) 開啟定時(shí)器中斷；4) 開啟定時(shí)器，進(jìn)入一次中斷加一次數(shù)值5)無(wú)限循環(huán)中達(dá)到固定值循環(huán)點(diǎn)亮 LED2.6TIM6&TIM7 基本定碼實(shí)現(xiàn)bsp_BasicTIM.h 文件內(nèi)容bap_BasicTIM.h 是關(guān)于兩個(gè)定時(shí)器的宏

35、定義，使用宏定義是為了方便我們程序的移植和升級(jí)。例如，在此文件中，我們可以在兩個(gè)基本的定時(shí)器直接進(jìn)行選擇，如果使用 TIM7，將#define USE_TIM6 注釋即可。然后是中斷的定義和時(shí)鐘預(yù)分頻和周期的定義。代碼 2-3 相關(guān)宏定義STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)bsp_BasicTIM.c 文件內(nèi)容bap_BasicTIM.c 文件中是通過調(diào)用HAL 庫(kù)中的的結(jié)構(gòu)體成員進(jìn)行 TIM 基本定時(shí)器相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。TIM 基本定時(shí)器初始化配置函數(shù)，如代碼 2-4。結(jié)合我們的宏定義，對(duì)的結(jié)構(gòu)體成員進(jìn)行賦值。然后是初始化定時(shí)器。STM32 的每個(gè)定時(shí)器都可以由另個(gè)一定時(shí)器觸發(fā)而啟動(dòng)定時(shí)器，一般是通過軟件

36、設(shè)置而啟動(dòng)。每個(gè)定時(shí)器也可以通過外部信號(hào)觸發(fā)而啟動(dòng)，還可以通過另一個(gè)定時(shí)器的某一個(gè)條件被觸發(fā)而啟動(dòng)，這里所謂某一個(gè)條件可以是定時(shí)到時(shí)、定時(shí)超時(shí)、比較等許多條件。這種通過一個(gè)定時(shí)器觸發(fā)另一個(gè)定時(shí)器的工作方式稱為定時(shí)器的同步，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)的定時(shí)器工作于主模式，接受觸發(fā)信號(hào)而啟動(dòng)的定時(shí)器工作于從模式，于是便有了我們代碼的 1214 行，這里設(shè)置定時(shí)器觸發(fā)輸出復(fù)位，定時(shí)器從模式不使能，只配置為主模式。代碼 2-4 基本定時(shí)器初始化定時(shí)器硬件初始化和反初始化配置，這是系統(tǒng)級(jí)的初始化。代碼 2-5 硬件初始化STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)main.c 文件內(nèi)容main.c 文件中可以看到是系統(tǒng)時(shí)間的一些配置，然

37、后我們看到主函數(shù)。調(diào)用我們需要用的相對(duì)應(yīng)函數(shù)進(jìn)行初始化，啟動(dòng)定時(shí)器，進(jìn)入中斷回調(diào)函數(shù)，點(diǎn)亮LED2，在中斷回調(diào)函數(shù)中遞增數(shù)值，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置的中斷周期是 1ms，無(wú)限循環(huán)中檢測(cè)計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到 1000 時(shí)（也就是 1s），計(jì)數(shù)值歸 0，三個(gè) LED 翻轉(zhuǎn)。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象檢查三個(gè) LED 燈的跳線帽是否已連接，用 USB 連接“調(diào)試串口”接口和電腦。將編譯無(wú)錯(cuò)誤的程序個(gè) LED 翻轉(zhuǎn)。至開發(fā)板。開發(fā)板上 LED2 先點(diǎn)亮，然后按照 1s 的周STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)第3章TIM-高級(jí)定時(shí)器高級(jí)定時(shí)器（TIM1 和 TIM8）和通用定時(shí)器在基本定時(shí)器的基礎(chǔ)上引入了外部引腳，可

38、以輸入捕獲和輸出比較功能。高級(jí)定時(shí)器比通用定時(shí)器增加了可編程死區(qū)互補(bǔ)輸出、重復(fù)計(jì)數(shù)器、帶剎車（斷路）功能，這些功能都是對(duì)工業(yè)電機(jī)方面。高級(jí)定時(shí)器已經(jīng)包含了基本定時(shí)器和通用定時(shí)器的所有功能。所以需要大家認(rèn)真的學(xué)習(xí)本章節(jié)。3.1高級(jí)定時(shí)器高級(jí)定時(shí)包含一個(gè) 16 位向上、向下、向上/向下自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器，一個(gè)16 位計(jì)數(shù)器，一個(gè) 16 位可編程（可以實(shí)時(shí)修改）預(yù)分頻器，一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器，預(yù)分頻器的時(shí)鐘源在高級(jí)定時(shí)器中是可選的，可選擇內(nèi)部的時(shí)鐘和外部的時(shí)鐘。還有一個(gè) 16 位重復(fù)次數(shù)寄存器，一共 48 位的計(jì)數(shù)定時(shí)器。下面圖 3-1 是高級(jí)定時(shí)器的系統(tǒng)框圖，如果能掌握系統(tǒng)框圖，那么在編程時(shí)的思路就會(huì)

39、變的很清晰，因?yàn)橐呀?jīng)清楚了定時(shí)器的，掌握了原理，那么一切都變的簡(jiǎn)單了。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)圖 3-1 高級(jí)定時(shí)器功能框圖時(shí)鐘源1.rrrrr高級(jí)定時(shí)器有四個(gè)時(shí)鐘源：內(nèi)部時(shí)鐘源 CK_INT外部時(shí)鐘模式 1：外部輸入引腳 TINx（x=1,2,3,4） 外部時(shí)鐘模式 2：外部觸發(fā)輸入 ETR內(nèi)部觸發(fā)輸入：使用一個(gè)定時(shí)器作為另一個(gè)定時(shí)器的預(yù)分頻器。內(nèi)部時(shí)鐘源（CK_INT）內(nèi)部時(shí)鐘 CK_INT 即來自于使用內(nèi)部時(shí)鐘。內(nèi)部，等于 72MHz，我們?cè)谝话闱闆r下都是STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)外部時(shí)鐘模式 1圖 3-2 外部時(shí)鐘模式 1 框圖 ：時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳使用外部時(shí)鐘模式 1 時(shí)，有 4 個(gè)來自

40、于定時(shí)器輸入通道的時(shí)鐘信號(hào)，分別是TI1/2/3/4(TIMx_CH1/2/3/4)，配置 TIM_CCMx 的位 CCxS1：0來選擇哪一路信號(hào)，其中 CCM1TI1/2，CCM2TI3/4。 ：濾波器作用很簡(jiǎn)單，是為了濾除輸入信號(hào)上的高頻干擾。 ：邊沿檢測(cè)來自于濾波后的信號(hào)，此時(shí)是為了檢測(cè)上升沿有效還是下降沿有效，具體的由 TIMx_CCER 的位 CCxP 和 CCxNP 配置。 ：觸發(fā)選擇若選擇外部時(shí)鐘模式 1，此時(shí)由兩個(gè)觸發(fā)源，一個(gè)是濾波后的定時(shí)器輸入 1（TI1FP1）和濾波后的定時(shí)器輸入 2（TI2FP2），具體的由 TIMx_SMCR 的位 TS2:0配置。 ：從模式選擇選定了

41、觸發(fā)源信號(hào)后，信號(hào)是接到 TRGO 引腳的，讓觸發(fā)信號(hào)成為外部時(shí)鐘模式 1 的輸入，即為 CK_PSC。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)完成上述過程后，設(shè)置 TIMx_CR1 寄存器的 CEN=1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器外部時(shí)鐘模式 2圖 3-3 外部時(shí)鐘模式 2 ：時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳使用外部時(shí)鐘模式 2 時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)來自于定時(shí)器特定輸入通道 TIM_ETR。 ：外部觸發(fā)極性選擇 ETR 上升沿檢測(cè)，置 TIMx_SMCR 寄存器中的 ETP=0。 ：分頻器當(dāng)觸發(fā)信號(hào)的頻率很高時(shí)，就必須使用分頻器進(jìn)行降頻，有1/2/4/8,可選擇，是由 TIMx_SMCR 寄存器中的 ETPS1：0配置。 ：濾波器如果 ETRP

42、的信號(hào)的頻率過高或者混雜有高頻干擾信號(hào)的話，我們就需要使用濾波器對(duì) ETRP 信號(hào)重新采樣，達(dá)到降頻或者去除干擾的目的。由 TIMx_SMCR的位 ETF3：0配置，其中 fDTS 是由內(nèi)部時(shí)鐘 CK_INT 分頻得到，由 TIMx_CR1 的位CKD1：0配置。 ：從模式選擇經(jīng)濾波后的信號(hào)連接至ETRF 引腳，CK_PSC 輸出，驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器。由TIMx_SMCR的位 ECE 置 1 即可配置為外部時(shí)鐘模式 2。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)完成上述過程后，設(shè)置 TIMx_CR1 寄存器的 CEN=1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。內(nèi)部觸發(fā)輸入在前面的基本定時(shí)器講過，STM32 的定時(shí)器都可以由另一個(gè)定時(shí)器而觸發(fā)。主

43、模式的定時(shí)器可以對(duì)從模式定時(shí)器執(zhí)行復(fù)位、啟動(dòng)、停止或提供時(shí)鐘。如圖3-4 使用定時(shí)器 1 作為定時(shí)去 2 的預(yù)分頻器。圖 3-4 內(nèi)部觸發(fā)輸入2.器高級(jí)定時(shí)器器部分包括觸發(fā)器、從模式器以及編碼器接口。觸發(fā)器用來片內(nèi)外設(shè)輸出觸發(fā)信號(hào)，比如為其它定時(shí)器提供時(shí)鐘和觸發(fā)DAC/ADC 轉(zhuǎn)換。編碼器接口專門編碼器計(jì)數(shù)而設(shè)計(jì)。從模式器可以計(jì)數(shù)器復(fù)位、啟動(dòng)、遞增/遞減、計(jì)數(shù)。3.時(shí)基單元高級(jí)定時(shí)器主要部分是一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器和與其相關(guān)的自動(dòng)裝載寄存器，我們已經(jīng)知道這個(gè)由預(yù)分頻器分頻得到的計(jì)數(shù)器可以向上計(jì)數(shù)、向下計(jì)數(shù)或者向上向下雙向計(jì)數(shù)。時(shí)基單元包含：rrr計(jì)數(shù)器寄存器（T）預(yù)分頻器寄存器（TIMx_PSC

44、）自動(dòng)裝載寄存器（TIMx_ARR）STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)r重復(fù)次數(shù)寄存器（TIMx_RCR）預(yù)分頻器 PSC它可以將計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘頻率按 1 到 65535 之間的任意值分頻。新的預(yù)分頻參數(shù)在下一次更新到來時(shí)被采用。輸出T 用來驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器 CNT 計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器 CNT高級(jí)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器有三種計(jì)數(shù)模式，前面已經(jīng)述說。r向上計(jì)數(shù)模式，計(jì)數(shù)器開始從 0 計(jì)數(shù)到自動(dòng)重裝載值（TIMx_ARR 計(jì)數(shù)器內(nèi)容），然后重新從 0 開始并且產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器溢出。如果使用了重復(fù)計(jì)數(shù)器功能，在向上計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)置的重復(fù)計(jì)數(shù)次數(shù)（TIMx_RCR）時(shí)，就產(chǎn)生更新；否則每次計(jì)數(shù)器溢出時(shí)才產(chǎn)生更新。r向下計(jì)數(shù)模式，計(jì)數(shù)器從自

45、動(dòng)重裝載值（TIMx_ARR 計(jì)數(shù)器內(nèi)容）開始遞減計(jì)數(shù)直到 0，然后重新從自動(dòng)重裝載值開始遞減并生成計(jì)數(shù)器下溢，如此循環(huán)。如果使用了重復(fù)計(jì)數(shù)器功能，在向下計(jì)數(shù)重復(fù)了重復(fù)計(jì)數(shù)寄存器（TIMx_RCR）中設(shè)定的次數(shù)后，將產(chǎn)生更新，否則每次計(jì)數(shù)器下溢時(shí)才產(chǎn)生更新。r在向上/向下計(jì)數(shù)模式下，計(jì)數(shù)器從 0 開始計(jì)數(shù)到自動(dòng)加載的值（TIMx_ARR寄存器）-1，產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器溢出，然后向下計(jì)數(shù)到 1 并且產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器下溢；又從 0 開始重新計(jì)數(shù)，如此循環(huán)。每次計(jì)數(shù)器上溢和下溢都會(huì)生成更新。當(dāng)發(fā)生更新時(shí)，所以的寄存器都被更新。自動(dòng)重裝載寄存器這個(gè)寄存器是預(yù)先裝載的，當(dāng)寫或讀自動(dòng)重裝載寄存器將預(yù)裝載寄存。T

46、IMx_CR1 寄存器中的自動(dòng)重裝載預(yù)裝載使能位（ARPE），如果置 1，預(yù)裝載寄存器的內(nèi)容在每次更新時(shí)傳遞給寄存器；如果置 0，修改 TIMx_ARR的值后馬上有效。STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)重復(fù)次數(shù)寄存器高級(jí)定時(shí)器相比基本和通用定時(shí)器多了重復(fù)計(jì)數(shù)器在基本和通用定時(shí)器上溢或者下溢直接產(chǎn)生更新，而高級(jí)定時(shí)器只能在重復(fù)次數(shù)達(dá)到 0 的時(shí)候產(chǎn)生更新。重復(fù)計(jì)數(shù)器是自動(dòng)加載的 ，當(dāng)向上溢出、向下溢出和對(duì)其模式下每次上溢或下溢時(shí)，重復(fù)計(jì)數(shù)器的值遞減。4.輸入捕獲每一個(gè)捕獲/比較通道都是著一個(gè)捕獲/比較寄存器（包含了寄存器），包含輸入部分和輸出部分。輸入部分有數(shù)字濾波、多路復(fù)用和預(yù)分頻器；輸出部分有比較器和

47、輸出。我們可以看到圖 3-5，輸入部分對(duì)相對(duì)應(yīng)的 TIx 輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，濾波后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào) TIxF。然后一個(gè)帶極性選擇的邊緣檢測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)（TIxFPx）,它可以作為從模式器的輸入觸發(fā)或者作為捕獲。信號(hào)預(yù)分頻進(jìn)入捕獲寄存器。圖 3-5 輸入捕獲通道5.輸出比較輸出比較就是通過定時(shí)器的外部引腳對(duì)外輸出信號(hào)?？梢栽O(shè)置成不同的模式，有凍結(jié)、將通道 X（X=1,2,3,4）設(shè)置為匹配時(shí)輸出有效電平。將通道 X 設(shè)置為匹配時(shí)輸出無(wú)效電平、翻轉(zhuǎn)、強(qiáng)置為無(wú)效電平、強(qiáng)置為有效電平、PWM1 和STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)PWM2 這八種模式。具體由寄存器 CCMRx 的位 OcxM2:0設(shè)置。其中 PW

48、M 模式是我們常用的。輸出部分有比較器，當(dāng) CNT 的值跟比較寄存器的值相等的時(shí)候，輸出參考信號(hào) OCxREF 的信號(hào)極性就會(huì)改變，其中 OCxREF=1 稱為有效電平，OCxREF=0 稱為無(wú)效電平，并且會(huì)產(chǎn)生比較中斷 CCxI，相應(yīng)的標(biāo)志位 CCxIF（SR 寄存器中）會(huì)置位。然后 OCxREF 再經(jīng)過一系列的之后就成為輸出信號(hào) OCx/OcxN。簡(jiǎn)單的一句話理解就是：輸出部分產(chǎn)生一個(gè)中間波形 OCxREF（高有效）作為基準(zhǔn)，鏈的末端決定最終輸出信號(hào)的極性。圖 3-6 輸出通道 13圖 3-7 輸出通道 4在圖 3-6 和圖 3-7 中，可以看到輸出模式器，參考信號(hào) OCxREF 在經(jīng)過死區(qū)發(fā)生器之后會(huì)產(chǎn)生帶死區(qū)互補(bǔ)信號(hào) OCx_DT 和 OCxN_DT（通道 13 才有STM32 技術(shù)開發(fā)手冊(cè)互補(bǔ)信號(hào)，通道 4 沒有），這帶死區(qū)的互補(bǔ)信號(hào)進(jìn)入輸出電路，如果沒有加入死區(qū)，那么進(jìn)入輸出電路的信號(hào)就直接是 OCxREF。那么什么是死區(qū)，為什么要設(shè)計(jì)死區(qū)。其實(shí)死區(qū)這個(gè)概念范圍很廣，很多的地方都會(huì)提到，可以理解為某個(gè)處于相對(duì)無(wú)效狀態(tài)的時(shí)間和空間。在變頻電源驅(qū)動(dòng)中有使用到，PWM 分別開關(guān)管，開關(guān)管交替導(dǎo)通截止之間就是要插入一個(gè)死區(qū)，不然兩個(gè)同時(shí)導(dǎo)通就 Over 了。帶死區(qū)的信號(hào)進(jìn)入電路會(huì)被分成，一路是原始