第五十五章：CH32V103应用教程——TIM-互补输出和死区插入

草帽王子

本章教程通过高级定时器TIM1演示三种带死区互补输出模式：带死区插入的互补输出、死区波形延迟大于负脉冲、死区波形延迟大于正脉冲。


1、TIM简介及相关函数介绍

定时器比较捕获通道一般有两个输出引脚（比较捕获通道 4 只有一个输出引脚），能输出两个互补的信号（OCx 和 OCxN），并且能够管理输出的瞬时关断和接通。这段时间通常被称为死区，用户应该根据连接的输出器件和它们的特性(电平转换的延时、电源开关的延时等)来调整死区时间。

建议以下描述介绍对照CH32V103应用手册定时器（TIM）章节寄存器描述部分阅读。

OCx和OCxN可以通过比较/捕获使能寄存器（TIM1_CCER）CCxP和CCxNP 位独立地设置极性，通过 CCxE 和 CCxNE 独立地设置输出使能，通过刹车和死区寄存器（TIM1_BDTR）MOE、OSSI、OSSR 位、控制寄存器（TIM1_CTLR2）OIS和OISN位进行死区和其他的控制。同时使能 OCx 和OCxN 输出将插入死区，每个通道都有一个 10 位的死区发生器。如果存在刹车电路则还要设置 MOE 位。

OCx 和 OCxN 由 OCxREF（参考信号）关联产生

1、如果OCx和OCxN都是高有效，那么OCx与OCxREF相同，只是OCx的上升沿相当于OCxREF有一个延迟；
2、如果OCxN与OCxREF相反，它的上升沿相对参考信号的下降沿会有一个延迟
如果延迟大于有效输出宽度，则不会产生相应的脉冲。
下面3图展示死区发生器的输出信号和当前参考信号OCxREF之间的关系(假 设CCxP=0、CCxNP=0、MOE=1、CCxE=1并且CCxNE=1)：

1、带死区插入的互补输出

2、死区波形延迟大于负脉冲

3、死区波形延迟大于正脉冲

关于CH32V103定时器（TIM）具体信息，可参考CH32V103应用手册。关于TIM标准库函数，在第七章已介绍，在此不再赘述。


2、硬件设计

本章教程通过高级定时器TIM1演示三种带死区互补输出模式：带死区插入的互补输出、死区波形延迟大于负脉冲、死区波形延迟大于正脉冲。需要用到3个引脚，PA8引脚、PB13引脚和PB12引脚。使用逻辑分析仪连接PA8、PB12和PB13引脚即可对其进行分析。


3、软件设计

本章教程主要进行时钟选择实验，具体程序如下：
tim.h文件

1. #ifndef __TIM_H
   
2. #define __TIM_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp );
   
7. 
   
8. #endif

复制代码

tim.h文件主要进行函数声明；
tim.c文件

1. #include "tim.h"
   
2. 
   
3. /*******************************************************************************
   
4. * Function Name  : TIM1_Dead_Time_Init
   
5. * Description    : Initializes TIM1 complementary output and dead time.
   
6. * Input          : arr: the period value.
   
7. *                  psc: the prescaler value.
   
8. *                  ccp: the pulse value.
   
9. * Return         : None
   
10. *******************************************************************************/
    
11. void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp )
    
12. {
    
13.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
14.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    
15.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    
16.     TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
    
17. 
    
18.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA  | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
    
19. 
    
20.     //GPIO初始化配置
    
21.     /* TIM1_CH1 */
    
22.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    
23.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
    
24.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
25.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    
26. 
    
27.     /* TIM1_CH1N */
    
28.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    
29.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    
30.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
31.     GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
    
32. 
    
33.     /* TIM1_BKIN */
    
34.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    
35.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    
36.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
37.     GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
    
38. 
    
39.     //时基结构体初始化配置
    
40.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;  //设置重装载值
    
41.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;  //设置预分频器
    
42.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //设置分频因子
    
43.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //设置向上计数模式
    
44.     TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);  //初始化定时器
    
45. 
    
46.     //输出比较结构体初始化
    
47.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //配置为PWM模式1
    
48.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  //输出使能
    
49.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;  //互补输出使能
    
50.     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccp;  //设置占空比大小
    
51.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //输出通道电平极性配置
    
52.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;  //互补输出通道电平极性配置
    
53.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;  //输出通道空闲电平极性配置
    
54.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;  //互补输出通道空闲电平极性配置
    
55.     TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure );  //初始化
    
56. 
    
57.     //刹车和死区结构体初始化，有关刹车和死区结构体的成员具体可参考刹车和死区寄存器（TIMx_BDTR）的描述
    
58.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
    
59.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
    
60.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
    
61.     //输出比较信号死区时间配置，具体如何计算可参考 BDTR:DTG[7:0]的描述
    
62.     //这里配置的死区时间为152ns
    
63.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;
    
64.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
    
65.     //当BKIN引脚检测到高电平的时候，输出比较信号被禁止，就好像是刹车一样
    
66.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
    
67.     TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
    
68.     TIM_BDTRConfig( TIM1, &TIM_BDTRInitStructure );
    
69. 
    
70.     TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE );  //开启定时器PWM输出
    
71.     TIM_OC1PreloadConfig( TIM1, TIM_OCPreload_Enable );
    
72. //    TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE );
    
73.     TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );  //使能定时器
    
74. }

复制代码

tim.c文件主要对TIM1的互补输出和死区时间进行初始化配置。
main.c文件

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     USART_Printf_Init(115200);
   
4.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
5. 
   
6.     /* Complementary output with dead-time insertion */
   
7. //    TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 5 );
   
8. 
   
9.     /* Dead-time waveforms with delay greater than the negative pulse */
   
10. //    TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 3 );
    
11. 
    
12.     /* Dead-time waveforms with delay greater than the positive pulse. */
    
13.     TIM1_Dead_Time_Init( 9, 48, 8 );
    
14. 
    
15.     while(1);
    
16. }

复制代码

main.c文件主要进行三种带死区互补输出模式的初始化。


4、下载验证

分别在3种不同模式下将编译好的程序下载到开发版，使用逻辑分析仪采集波形，分别如下：

1、带死区插入的互补输出

2、死区波形延迟大于负脉冲

3、死区波形延迟大于正脉冲

54、TIM-互补输出和死区插入.rar
54、TIM-互补输出和死区插入.rar (470.79 KB, 下载次数: 10)

2021-9-10 17:45 上传

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完