stm32f103產生固定頻率、固定佔空比的iptv波的period單獨使用問題

period單獨使用什麼意思

在使用STM32F103產生固定頻率、固定佔空比的PWM波時，雖然有官方以及眾多開發板提供的例程，但是關於有點問題並沒有說的很清晰，並且《STM32F10X參考手冊》的中文翻譯可能容易造成歧義，所以一開始並沒有理解，這裡就梳理一下我的理解，如果有誤解的情況，希望交流指正。

1。 遇到的問題

先直接上段配置程式碼，這段程式碼是產生一個20kHz固定頻率，50%固定佔空比的方波訊號，典型的配置過程，一般來說也不會有什麼太多的疑問。但是我逐步瞭解背後的定時器工作邏輯的時候，就產生了一些疑問，也沒有找到合理、清晰的解答。先說明一下，只有通用定時器和高階定時器才有PWM模式，基本定時器沒有。

static void PWM_Mode_Config（void）

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure；

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure；

// 基本定時器配置

TIM_DeInit（TIM3）；

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3， ENABLE）； // 開啟定時器時鐘，即內部時鐘CK_INT=72M

TIM_TimeBaseStructure。TIM_Period = 49； // 自動重灌載暫存器的值，累計TIM_Period+1個頻率後產生一個更新或者中斷

TIM_TimeBaseStructure。TIM_Prescaler = 71； // 時鐘預分頻數為

TIM_TimeBaseStructure。TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1； // 設定時鐘分頻係數：不分頻（這裡用不到）

TIM_TimeBaseStructure。TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up； // 向上計數模式

TIM_TimeBaseInit（TIM3， &TIM；_TimeBaseStructure）； // 初始化定時器

TIM_ClearFlag（TIM3， TIM_FLAG_Update）； // 清除計數器更新標誌位

// PWM模式配置

TIM_OCInitStructure。TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1； // 配置為PWM模式1

TIM_OCInitStructure。TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable；// 使能輸出

TIM_OCInitStructure。TIM_Pulse = 25； // 設定初始PWM脈衝寬度為25，實際上就是配置佔空比（捕獲比較暫存器1，CCR1）

TIM_OCInitStructure。TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low；// 當定時器計數值小於CCR1_Val時為低電平

TIM_OC2Init（TIM3， &TIM；_OCInitStructure ）； // 使能通道2

TIM_OC2PreloadConfig（TIM3， TIM_OCPreload_Enable ）； // 使能預裝載（使能CCR1的預裝載）

TIM_ARRPreloadConfig（TIM3， ENABLE）； // 使能自動過載暫存器ARR的預裝載

// 開啟TIM3

TIM_Cmd（TIM3， ENABLE）； // 使能定時器

TIM_ITConfig（TIM3， TIM_IT_Update， ENABLE）；

1。1 什麼是清除標誌位

程式碼中有這樣一條，有人會問函式和函式有什麼區別？其實重點在Flag和IT，前者是外設的狀態標誌，而後者是外設的中斷標誌。狀態標誌就是一個外設它有自身的一些標誌位（Flag），來表明它處於什麼狀態，下圖就是定時器的狀態標記。中斷標誌就是使能外設的中斷後，每次發生一次中斷，它會表明發生了什麼樣的中斷，同樣中斷也有相應的標記。兩者分別靠函式和函式來獲取。

沒有使能中斷時，是可以讀取該外設的狀態標誌的。同理，串列埠外設也有此區別。

1。2 模式1和模式2的區別

模式1

在向上計數時，一旦TIMx_CNT < TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為無效電平（OC1REF=0），否則為有效電平（OC1REF=1）。

模式2

在向上計數時，一旦TIMx_CNT < TIMx_CCR1時通道1為無效電平，否則為有效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。

實際上可以看到，模式1和模式2並無本質的區別，只是在同樣的有效電平情況下，輸出的波形電平相反而已。那麼什麼又是有效電平？後面有機會單獨說明。

1。3 什麼是自動重灌載和預裝載暫存器？

這個問題才是我寫這篇部落格的源動力，網上有很多人問，但是回答者沒能詳細說明，《STM32F10X參考手冊》中的描述也有歧義。我只能從別人回答的隻言片語中摸索，然後根據自己的理解來解釋。下面就看第二節的基本知識。

2。 PWM波產生的過程

《STM32F10X參考手冊》對此的描述如下：

自動裝載暫存器是預先裝載的，寫或讀自動重灌載暫存器將訪問預裝載暫存器。根據在TIMx_CR1暫存器中的自動裝載預裝載使能位（ARPE）的設定，預裝載暫存器的內容被立即或在每次的更新事件UEV時傳送到影子暫存器。當計數器達到溢位條件（向下計數時的下溢條件）並當TIMx_CR1暫存器中的UDIS位等於’0’時，產生更新事件。更新事件也可以由軟體產生。隨後會詳細描述每一種配置下更新事件的產生。

我在這個通用定時器框圖裡面找不到預裝載暫存器，這就更增加疑惑了。後來翻了很多問答帖，大概明白了其中的意思，以下是我的總結以及理解。

從框圖裡面看到自動重灌載暫存器（Auto Reload Register，ARR）和捕獲/比較暫存器組（Capture/Compare Register，CCR）的框下面有陰影，這就說明這兩種暫存器含有影子暫存器（Shadow Register）。影子暫存器實際上才是真正直接參與定時器工作的暫存器，具有即時性。我們配置的ARR和CCR相當於都是上層的暫存器，晶片在工作中，自動將這些上層暫存器的值傳遞到各自的影子暫存器，從而參與計數或者比較過程。

那麼，預裝載暫存器在哪裡呢？

在參考文獻《關於STM32影子暫存器和預裝載暫存器和TIM_ARRPreloadConfig》中發現實際上ARR和CCR（可能）在物理底層上是兩個暫存器的組合，即預裝載暫存器（Preload Register）和影子暫存器。實際上，我們在程式碼層面，對ARR和CCR賦值，最終傳遞到直接參與工作的影子暫存器，中間還要經歷一個預裝載暫存器的傳遞，它在這裡相當於快取的作用。但是在手冊中並沒找到確實再物理硬體上存在預裝載暫存器的蛛絲馬跡（只查到快取器一說），那麼也可以這樣理解。所謂的預裝載暫存器實際上只是ARR和CCR在他們需要向影子暫存器傳遞值的時候的一種“功能化”的別稱，也就是說在需要傳值的時候，ARR和CCR就是各自影子暫存器的預裝載暫存器。

預裝載暫存器的概念應該是相對於影子暫存器來說的。影子暫存器是即時其作用的，而預裝載暫存器的值只有傳遞到影子暫存器才能起作用，你可以把它理解為一個快取。就程式設計師的角度觀察，兩者共用一個地址，無法直接區別訪問，只能透過另外的辦法來設定對該地址操作的具體行為。

作為類比，你可以把預裝載暫存器理解為記憶體中的cache，資料寫入了cache，卻是不一定寫入記憶體的。當然你可以透過MMU設定為寫穿（write through）或寫回（write back）模式。

那麼ARR和CCR各自的影子暫存器的值在什麼時候更新呢？

可以立即將值傳入或者每次事件更新的時傳入，依賴於相關的控制位。

以ARR為例，控制暫存器TIMx_CR1的位7——ARPE（自動重灌載預裝載允許位 ，Auto-reload preload enable），寫“0”時，TIMx_ARR暫存器沒有緩衝；寫“1”時，TIMx_ARR暫存器被裝入緩衝器。也就是說ARPE寫1，則影子暫存器立即被更新，否則只有等到每次事件發生時，才更新，這就是的含義。

同理，CCR的影子暫存器也有相應操作。我選擇的是TIM3的通道2，其控制暫存器CCMR1的OC2PE位（CCMR1控制通道1和通道2），相應的操作可以對照庫函式來了解。

看到有人回覆“如果不改變頻率和佔空比，純粹輸出PWM波，則可以不需要使能預裝載”，那是不是意味著以下兩句程式碼可以不寫？這需要試一下……

那這樣設計預裝載和影子暫存器有什麼好處呢？

參考如下，我的簡單理解就是將定時器的賦值過程和工作過程獨立開。

設計preload register和shadow register的好處是，所有真正需要起作用的暫存器（shadow register）可以在同一個時間（發生更新事件時）被更新為所對應的preload register的內容，這樣可以保證多個通道的操作能夠準確地同步。如果沒有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即軟體更新preload register時，同時更新了shadow register，因為軟體不可能在一個相同的時刻同時更新多個暫存器，結果造成多個通道的時序不能同步，如果再加上其它因素（例如中斷），多個通道的時序關係有可能是不可預知的。

天吶，終於稍微理順了，雖然不一定對，而且定時器需要死磕的細節太多，精力有限，慢慢來~~