硬件：Stm32f103c8t6最小系統。

開發平臺：MDK-Arm。

目的：使用Stm32高級定時器TIM1。配置中心對齊模式輸出三路互補PWM。

（1）Stm32的高級定時器：

Stm32f103c8t6有一個高級定時器TIM1。STM32的高級定時器比通用定時器增加了可編程死區互補輸出，重復計數器，帶剎車（短路）功能。這些功能為電機控制提供了便利。其中重復計數器下篇文章單獨講。

TIM1的IO分配：

（2）高級定時器框圖分析：

圖1

圖1高級定時器框圖，可分為6部分，①時鐘源選擇，②控制器，③時基單元，④輸入捕獲，⑤輸出比較，⑥剎車斷路。

①時鐘選擇：

時鐘源有：內部時鐘（CK_INT），外部時鐘模式1，外部時鐘模式2，內部觸發輸入（ITRx）。具體可以看TIMx_SMCR寄存器SMS位和ECE位這里我們使用內部時鐘64MHz（沒使用外部晶振，系統時鐘是64MHz）。

②控制器

控制器部分包含觸發控制器，從模式控制器，編碼器接口。觸發控制器可以為片內外設提供觸發信號。

③⑤時基單元和輸出比較

時基單元的計數模式選中心對齊模式和比較輸出的比較模式選PWM模式來講解。

首先時鐘源通過預分頻寄存器PSC分頻得到CK_CNT，得到計數器CNT計數頻率，計數器開始從0向上計數，每計一次，和CCR比較一次，當CRR>CNT, 輸出高電平，反之輸出低電平，計數器CNT繼續計數，當計數器等于ARR值時，計數器向下計數，當計數器CNT>CCR時，輸出低電平，反之輸出高電平。計數器周而復始向上向下計數并不斷的和CRR值比較，參考圖2。

圖2

實際此過程我們可以看成一個比較器，CRR作為參考電壓，接到比較器同相輸入端，CNT作為信號電壓，接到比較器反相輸入端，這樣根據比較輸出PWM。反之把CNT和CRR調換位置，會輸出相反極性的PWM，參考圖２.

計數器計數模式有：向上計數，向下計數，中心對齊計數。

比較輸出比較模式：凍結，匹配時設置通道ｘ為有效電平，匹配時設置通道ｘ為無效電平，翻轉，強制為無效電平，強制為有效電平，PWM１，PWM２。

死區發生器：

通過寄存器BDTR的位UTG[7:0]來配置死區時間，關于死區時間設置可以這篇文章：

⑥短路功能

斷路功能用于電控的剎車功能，可以通過寄存器BDTR的BKE位使能斷路功能，BKP位設置斷路輸入引腳的有效電平

④輸入捕獲

輸入捕獲可以對輸入的信號的上升沿，下降沿或者雙邊沿進行捕獲，常用的有測量輸 入信號的脈寬和測量 PWM 輸入信號的頻率和占空比這兩種。

輸入捕獲的大概的原理就是，當捕獲到信號的跳變沿的時候，把計數器 CNT 的值鎖存 到捕獲寄存器 CCR 中，把前后兩次捕獲到的 CCR 寄存器中的值相減，就可以算出脈寬或者頻率。如果捕獲的脈寬的時間長度超過你的捕獲定時器的周期，就會發生溢出，這個我 們需要做額外的處理。

（3）程序設計

程序使用ST官方固件庫，編程步驟：

①GPIO初始化；

②時基結構體TIM_TimeBaseInitTypeDef 初始化；

③比較結構體 TIM_OCInitTypeDef 初始化；

④剎車和死區結構體 TIM_BDTRInitTypeDef 初始化。

程序分析：

①宏定義：

#define   RCC_TIMGPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB

#define   TIM_CHxGPIO_Pinx     GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11

#define   TIM_CHxGPIOx         GPIOA

#define   TIM_CHxNGPIO_Pinx    GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15

#define   TIM_CHxNGPIOx        GPIOB

#define   TIM_BKINGPIO_Pinx    GPIO_Pin_2

#define   TIM_BKINGPIOx        GPIOB

//TIM1 macro definition

/ PWM頻率和死區時間計算 */

//電機控制載波頻率一般配置在15-20KHz，頻率配置低了電機噪聲大，配置高了，對MOS

//管開關頻率要求高，且開關損耗大，這里載波配置為20KHz。

//計數器頻率計算CK_CNT = 64MHz/(PSC+1) = 64MHz/1=64MHz

//中心對齊PWM頻率=CK_INT/2(ARR+1)=64M/2(1599+1)=20KHz。

//死區時間配置為2us

//64M/(CKD+1)/ UTG = 500KHz，換算成時間位2us

// TIMx_CR1寄存器CKD 位，TIMx_BDTR寄存器UTG位。

#define   TIMx                 TIM1

#define   RCC_TIM_CLK          RCC_APB2Periph_TIM1

#define   TIM_ARR              1599

#define   TIM_CK_PSC           0

#define   TIM_RCR              0

#define   TIM_CCRx             799

#define   PWM_DeadTime         128

②GPIO初始化：

static void GPIO_TIM_Config(void){

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_TIMGPIO_CLK, ENABLE);

   //TIM1_PA8CH1 PA9CH2 PA10CH3 PA11CH4

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  TIM_CHxGPIO_Pinx;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   //PB13CH1N PB14CH2N PB15CH3N PB12BKIN      

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  TIM_CHxNGPIO_Pinx; 

   GPIO_Init(TIM_CHxNGPIOx, &GPIO_InitStructure);      

   //PB12BKIN

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  TIM_BKINGPIO_Pinx; 

   GPIO_Init(TIM_BKINGPIOx, &GPIO_InitStructure);          

   GPIO_ResetBits(TIM_BKINGPIOx,TIM_BKINGPIO_Pinx);//剎車

}

③定時器時基單元，輸出比較，剎車死區初始化：

static void AdvanceTIM1_Config(void){

  //開啟定時器時鐘,即內部時鐘CK_INT=64MHz

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_TIM_CLK,ENABLE);

/*--------------------時基結構體初始化-------------------------*/

  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM_ARR;   //自動重裝載寄存器的值，累計TIM_Period+1個頻率后產生一個更新或者中斷      

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = TIM_CK_PSC;   //驅動CNT計數器的時鐘 = Fck_int/(psc+1)

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //時鐘分頻因子 ，配置死區時間時需要用到             

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned1; //中心對齊1             

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = TIM_RCR;  //重復計數器的值，沒用到不用管      

  TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);  //初始化定時器

/*--------------------輸出比較結構體初始化-------------------*/             

  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;     

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;                //PWM1模式

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;    //輸出使能

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;  //互補輸出使能       

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;        //輸出通道電平極性配置

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;      //互補輸出通道電平極性配置

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;       //輸出通道空閑電平極性配置

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;   //互補輸出通道空閑電平極性配置                  

  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = TIM_CCRx;                        //設置占空比大小    

  TIM_OC1Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC1PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);

  TIM_OC2Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC2PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable); 

  TIM_OC3Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC3PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);               

/*-------------------剎車和死區結構體初始化-------------------*/

  //有關剎車和死區結構體的成員具體可參考BDTR寄存器的描述

  TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;

  //輸出比較信號死區時間配置，具體如何計算可參考 BDTR:UTG[7:0]的描述

  //這里配置的死區時間為2uS

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 128;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;

  //當BKIN引腳檢測到高電平的時候，輸出比較信號被禁止，就好像是剎車一樣

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;

  TIM_BDTRConfig(TIMx, &TIM_BDTRInitStructure);

  TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);      

  //主輸出使能，當使用的是通用定時器時，這句不需要

  TIM_CtrlPWMOutputs(TIMx, ENABLE);                  

}

（4）程序燒錄驗證：圖3是一對PWM互補輸出波形。

圖3