11.3.6. Режим сравнения выходного сигнала

До сих пор мы использовали несколько методов для управления формой выходного сигнала: один с использованием прерываний и один – с DMA. Оба они используют генерацию события UEV для переключения GPIO, сконфигурированного в качестве выходного вывода. Сравнение выходного сигнала (Output compare) – это режим, предоставляемый тай-

мерами общего назначения и расширенного управления, который позволяет управлять со-

стоянием выходных каналов, когда регистр сравнения каналов (TIMx_CCRx) совпадает с регистром счетчика таймера (TIMx_CNT).

Для программистов доступно шесть28 режимов сравнения выходного сигнала:

•Времязадание в режиме сравнения выходного сигнала (Output compare timing)29: сов-

падение регистра сравнения выходного сигнала (CCRx) и счетчика (CNT) не влияет на выходной сигнал. Данный режим используется для генерации временного отсчета.

•Активный выходной сигнал сравнения (Output compare active): в момент совпадения выходной сигнал канала устанавливается на активный уровень. Выходной сигнал канала становится высоким в момент совпадения счетчика (CNT) и регистра захвата/сравнения (CCRx).

•Неактивный выходной сигнал сравнения (Output compare inactive): в момент совпа-

дения выходной сигнал канала устанавливается на неактивный уровень. Выходной сигнал канала становится низким в момент совпадения счетчика (CNT) и регистра захвата/сравнения (CCRx).

•Инвертирование выходного сигнала сравнения (Output compare toggle): выходной сиг-

нал канала инвертируется в момент совпадения счетчика (CNT) и регистра захвата/сравнения (CCRx).

•Установка активным/неактивным выходного сигнала сравнения (Output compare forced active/inactive): выходной сигнал канала принудительно устанавливается высоким (активный режим) или низким (неактивный режим) независимо от значения счетчика.

Каждый канал таймера конфигурируется в режиме сравнения выходного сигнала с использованием функции HAL_TIM_OC_ConfigChannel() и экземпляра структуры Си TIM_OC_InitTypeDef, которая определена следующим образом:

28Режимов сравнения выходного сигнала на самом деле восемь, но два из них связаны с выходным ШИМсигналом, и они будут проанализированы в следующем параграфе.

29Этот режим в CubeMX называется Frozen mode.

Имя файла: src/main-ex7.c

17volatile uint16_t CH1_FREQ = 0;

18volatile uint16_t CH2_FREQ = 0;

20int main(void) {

23Nucleo_BSP_Init();

24MX_TIM3_Init();

26HAL_TIM_OC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_1);

27HAL_TIM_OC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

29while (1);

30}

31

32/* Функция инициализации TIM3 */

33void MX_TIM3_Init(void) {

34TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;

36htim3.Instance = TIM3;

37htim3.Init.Prescaler = 2;

38htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;

39htim3.Init.Period = 65535;

40htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

43CH1_FREQ = computePulse(&htim3, 50000);

44CH2_FREQ = computePulse(&htim3, 100000);

46sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_TOGGLE;

47sConfigOC.Pulse = CH1_FREQ;

48sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;

49sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;

50HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);

52sConfigOC.Pulse = CH2_FREQ;

53HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2);

54}

Строки [46:53] конфигурируют каналы 1 и 2 для работы в качестве каналов сравнения выходного сигнала. Оба конфигурируются в режиме переключения toggle mode (то есть они инвертируют состояние GPIO каждый раз, когда регистр CCRx совпадает с регистром CNT таймера). TIM3 сконфигурирован для работы на частоте 16 МГц, и, следовательно, функция computePulse(), которая использует уравнение [6], вернет значения 320 и 160, чтобы иметь частоты переключения каналов, равные 50 кГц и 100 кГц соответственно. Однако приведенного выше кода все еще недостаточно для управления GPIO на данной частоте. Здесь мы конфигурируем каналы так, чтобы они переключали свой выход каждый раз, когда регистр таймера CNT равен 320 для канала 1 и 160 для канала 2. Но это означает, что частота переключения равна:

и мы имеем только смещение 10 мкс между двумя каналами, как показано на рисунке 21. Значение 65535 соответствует значению Period таймера, то есть максимальному значению, достигаемому регистром CNT таймера.

Рисунок 21: Смещение переключения между каналами 1 и 2

Чтобы достичь желаемой частоты переключения30, нам нужно переключать выход каждые 320 и 160 тиков регистра CNT таймера TIM3. Для этого мы можем определить следующую процедуру обратного вызова:

Имя файла: src/main-ex7.c

61void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {

62uint16_t pulse;

63

64/* Переключение TIM2_CH1 с частотой = 50 кГц */

65if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)

66{

67pulse = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);

68/* Установка значения регистра захвата/сравнения */

69__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1, (pulse + CH1_FREQ));

70}

71

72/* Переключение TIM2_CH2 с частотой = 100 кГц */

73if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2)

74{

75pulse = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2);

76/* Установка значения регистра захвата/сравнения */

77__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_2, (pulse + CH2_FREQ));

78}

79}

HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback() автоматически вызывается HAL каждый раз, когда регистр канала CCRx совпадает со счетчиком таймера. Таким образом, мы можем увеличить Pulse (то есть регистр CCRx) значением 320 для канала 1 и значением 160 для канала 2. Это приведет к тому, что соответствующий канал будет переключаться на желаемой частоте, как показано на рисунке 22.

30 Обратите внимание, что на качество выходного сигнала влияет параметр GPIO скорость нарастания, как описано в Главе 6.