利用stm32来产生1M，1K，1Hz的3个方波(转)_stm32f411发方波

作者：盐析白兔 | 2024-08-05 03:31:51

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stm32f411发方波

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下面把问题具体化：

    1。利用微控制器来产生1M、1K、1Hz的3个方波
    2。3个方波都必须非常精准（假定系统使用的晶体是非常准确的）
    3。效率要高，包括代码短，占用CPU的时间少，因为STM32不能产生了3个方波后，其他的事情就做不了。
    4。最后考虑如何实现3个方波的同步问题

二、问题的讨论与分析

    产生方波，当然是使用T/C了。那么为什么说“T/C溢出中断+中断服务，在中断服务中将某个I/O输出取反......”是“愚蠢的”？大多数的书上不都是这样介绍和举例的吗（尤其是那些只会51的朋友，可能也就认为这是唯一的方法了）。

     先说说“枪毙”上面方法的原因。如果是产生1K的方波，或许还能马马乎乎说的过去。可是1M的方波就有问题了。要产生频率为1M的方波，那么周期是1us，T/C的定时中断间隔为0.5us（取反输出，2次为一个方波周期）。在看STM32的系统时钟，最高为72M。那么在0.5us 内，STM32能执行几条指令？大约36条（按1MPS/1M算）指令执行的时间。如果考虑中断的响应需要的时间，中断现场保护和中断现场恢复，中断退出的时间，在中断服务中你能做多少事情？

      就算你水平高，使用汇编，在中断中能完成1M方波的以及另外2个方波的产生，你的STM32还能做什么事情？已经被这3个方波吊死了！

      因此，正确的方法，应该采用定时器配备的比较匹配输出功能，或PWM波的产生功能（50%的PWM）。由于这2个定时器的增强功能在 51中是没有的，所以很多人不会想到这点。但是新的微控制器中配备定时器都具备这样的功能，10几年前推出的AVR就已经有了，何况是STM32？

     当然用STM32，就要认真学习STM32的手册（至少看2份：STM32 103器件手册和硬件参考声明书）。我是要用STM32通用的几个T/C来做这件事，所以重点看TIMx的部分。

     天呀，STM32的通用T/C功能如此的强大和复杂，不得不仔细学习。

     经过分析和研究，决定采用TIM2产生1M方波，采用TIM3产生1K方波，具体的思路、方法和具体计算与主要的配置如下：

     1。系统采用8M外部晶体产生的时钟，（不使用PLL）
     2。AHB和APB1的分频系数都是1，时钟为8M。APB1可以提供TIM2、TIM3、TIM4作为计数时钟，本例中只将APB1作为TIM2的计数时钟：8M
     3。TIM2使用8M的APB1作为计数时钟，TIM2的预分频器为1分频，采用通道4比较匹配，触发取反输出TIM2_OC4（在PA3脚）。
     4。TIM2的重载寄存器为3（4分频），C4通道比较寄存器为3
     5。TIM2设置为主定时器，比较相等事件产生触发时钟（2M），作为TIM3的计数时钟

     6。TIM3使用TIM2比较相等事件产生的触发时钟2M作为计数时钟，TIM3的预分频器为1分频，采用通道1比较匹配，PWM方式1工作，输出TIM3_OC1（在PA6脚）。
     7。TIM3的重载寄存器为1999（2000分频），C1通道比较寄存器为1000
     8。TIM3设置为副定时器，采用TIM2比较相等事件产生触发时钟（2M）作为计数时钟（由于TIM2、TIM3都是硬件计数，保证TIM2的产生1M方波和的TIM3产生的1K方波完全同步）

     简单说明一下：

     TIM2采用比较匹配后自动触发取反输出的工作方式，TIM2从0计数到3后与比较寄存器的值相等了，当第4个计数脉冲到后，自动将 PA3的引脚电平取反，同时由于TIM2的重载值也为3，因此第4个计数脉冲到后TIM2返回0开始计数，所以8个计数脉冲，PA3输出一个方波，相当与 8M/8，产生1M方波。

     TIM2同时为主定时器，产生1M方波，就有2M的比较相等事件发生，该2M事件作为TIM3的计数时钟，由TIM3分频后产生1K方波（参考：STM32F10xxx硬件参考手册的使用一个定时器作为另一个的预分频器部分）。

     TIM3采用PWM工作方式产生1K的方波。计数值到1000，与比较寄存器的值相等，会自动把PA6取反，当计数值到达1999后，与重载寄存器相同，第2000个计数脉冲到达，TIM3自动回0，并再次把PA6取反。这样在PA6脚上产生与PA3上1M方波同步的1K方波。

     以上产生1M和1K的方波方法，只要做完TIM的初始化后，在PA3和PA6上自动产生了，不需要使用任何中断，以后程序也不需要做任何的控制和管理（相当硬件产生的方波），CPU可以完全让出做其他的事情。效率极高！

     下面是具体工程代码，更具体的配置请参考代码配置和器件手册学习体会吧。我还是使用STM32_Init.c进行初始化配置的，比使用库简单方便，而且易懂。点击此处下载 ourdev_513426.rar(文件大小:303K) (原文件名:stm32_demo_4.rar)

      例程中只是产生1M、1K方波。利用TIM4，采用相同的方法，再产生1个1Hz的方波应该是没有问题的。赶兴趣的自己试试吧。

三、注意点：
    1。如果TIMx采用内部系统时钟作为计数时钟的话，还需要经过几关：系统时钟----》AHB时钟（带分频器）----》APB1（带分频器）。APB1的最高频率为36M。
    2。TIMx本身的分频器，0为1分频，1为2分频，2为3分频......
    3。TIMx的重载寄存器中的值，就是计数器的上限值，当计数器工作在单程UP方式时，到达重载寄存器中的值，再下一个脉冲就是溢出，
    4。自动比较匹配输出或PWM的输出引脚通常为2个，可以通过软件配置选择其中的一个。本例中采用确省的输出脚，没有重新配置。

    STM32的TIMx功能非常强大，能提供了多种不同的方式来实现本题3个方波的产生。当然，功能越强，使用也越复杂。希望本应用笔记能起到抛砖引玉的作用。

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