第五十五章：CH32V103应用教程——TIM-互补输出和死区插入
本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 17:46 编辑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
#ifndef __TIM_H
#define __TIM_H
#include "ch32v10x_conf.h"
void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp );
#endiftim.h文件主要进行函数声明；
tim.c文件
#include "tim.h"
/*******************************************************************************
* Function Name: TIM1_Dead_Time_Init
* Description : Initializes TIM1 complementary output and dead time.
* Input : arr: the period value.
* psc: the prescaler value.
* ccp: the pulse value.
* Return : None
*******************************************************************************/
void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );
//GPIO初始化配置
/* TIM1_CH1 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
/* TIM1_CH1N */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
/* TIM1_BKIN */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
//时基结构体初始化配置
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;//设置重装载值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;//设置预分频器
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//设置分频因子
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//设置向上计数模式
TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化定时器
//输出比较结构体初始化
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;//互补输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccp;//设置占空比大小
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;//互补输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;//输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;//互补输出通道空闲电平极性配置
TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure );//初始化
//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
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
//输出比较信号死区时间配置，具体如何计算可参考 BDTR:DTG的描述
//这里配置的死区时间为152ns
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
//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
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
TIM_BDTRConfig( TIM1, &TIM_BDTRInitStructure );
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE );//开启定时器PWM输出
TIM_OC1PreloadConfig( TIM1, TIM_OCPreload_Enable );
// TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE );
TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );//使能定时器
}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
int main(void)
{
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
/* Complementary output with dead-time insertion */
// TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 5 );
/* Dead-time waveforms with delay greater than the negative pulse */
// TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 3 );
/* Dead-time waveforms with delay greater than the positive pulse. */
TIM1_Dead_Time_Init( 9, 48, 8 );
while(1);
}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
链接：https://pan.baidu.com/s/1flIIgUlwU-vL6Oo8z7S70w
提取码：5pe0
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完
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