有人使用STM32H7系列芯片開發(fā)產(chǎn)品，其中用到TIM1/TIM8兩個定時器做PWM輸出，并且TIM1/TIM8建立起主從關(guān)系同時啟動，使用完全相同的時間參數(shù)和PWM配置，各自輸出3路同頻同相的PWM驅(qū)動信號。不過，在使用過程中，可能時不時地需要暫停兩個定時器的輸出，等到適當(dāng)時機(jī)再啟動全部通道PWM輸出。可他發(fā)現(xiàn)，2個定時器的PWM輸出剛開始還同步得好好的，但隨著程序的運行，一段時間后，來自兩個定時器的PWM輸出明顯不再同步了，而是出現(xiàn)了相移。

我這里各選TIM1/TIM8的CH1來做說明。比方說，程序剛開始運行時，來自2個定時器的2個通道PWM輸出是完全同步的，如下圖所示：

LATER……

經(jīng)過一段時間后，2個定時器的PWM輸出變得有相差了，就像下面的樣子，兩個定時器的PWM輸出相差隨著程序的運行還在不停變化，輸出不再有同步可言。

經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，如果沒有中途時不時的通道啟、停動作，2個定時器的PWM輸出倒是一直同步得很好。也就是說，中途不時地對輸出通道的啟、停導(dǎo)致了PWM輸出的相移。

查看了他的相關(guān)操作代碼，大致是這樣操作的。【下面是我參考客戶寫法重寫的驗證代碼。TIM8是MASTER,TIM1是SLAVE。功能簡單、清晰，就是讓來自TIM1和TIM8的2個通道先運行一會，然后暫停一會，這樣循環(huán)。下面代碼重點看while(1)循環(huán)體。】

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM1_CH1
HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM8_CH1
。。。。。。
while (1)
  {
   HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,  TIM_CHANNEL_1);//Stop PWM of TIM1_CH1
   HAL_TIM_PWM_Stop(&htim8,  TIM_CHANNEL_1);//Stop PWM of TIM8_CH1


    HAL_Delay(2000);
    
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM1_CH1
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM8_CH1


    HAL_Delay(2000);
  }

使用上面測試代碼運行一陣子后，本來同步得很好的2路PWM波形就漸漸產(chǎn)生相移了。

這里調(diào)用的HAL_TIM_PWM_Stop（）函數(shù)來關(guān)閉指定通道的PWM輸出，是有效的。不過，當(dāng)我們點進(jìn)該函數(shù)里面去閱讀時，該函數(shù)不僅關(guān)閉了相應(yīng)通道的輸出功能，連計數(shù)器也關(guān)閉了。下面截圖是該函數(shù)的內(nèi)容，其中箭頭所指是關(guān)閉定時器的計數(shù)器的代碼。

根據(jù)客戶的需求，每次關(guān)閉通道輸出只是臨時性的，每次一同把計數(shù)器也關(guān)斷似乎太過了，不是很合適的做法，明顯不必要。那么，如果我們把這個函數(shù)換成只針對定時器通道的輸出功能做關(guān)閉、開啟的函數(shù)會怎么樣呢？

在HAL庫里，有個函數(shù)就是實現(xiàn)此功能的：

//關(guān)閉通道輸出功能

TIM_CCxChannelCmd(TIMx, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_DISABLE);

//啟用通道輸出功能

TIM_CCxChannelCmd(TIMx, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_ENABLE);

我們把前面的測試代碼改換成下面的寫法再來驗證。

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM1_CH1
HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,  TIM_CHANNEL_1); //Start PWM of TIM8_CH1
。。。。。。
while (1)
  {
TIM_CCxChannelCmd(htim1.Instance,TIM_CHANNEL_1,TIM_CCx_DISABLE);//關(guān)閉輸出
TIM_CCxChannelCmd(htim8.Instance, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_DISABLE); //關(guān)閉輸出


    HAL_Delay(2000);
    
TIM_CCxChannelCmd(htim1.Instance,TIM_CHANNEL_1,TIM_CCx_ENABLE);//啟用輸出
TIM_CCxChannelCmd(htim8.Instance,TIM_CHANNEL_1,TIM_CCx_ENABLE);//啟用輸出


    HAL_Delay(2000);
  }

針對修改過的測試代碼進(jìn)行驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自2個定時器的PWM輸出同步得很好很穩(wěn)定，不飄不移了。

第2種新寫法跟原寫法的最大差別就在于-----新寫法的代碼里對通道輸出做啟停操作時完全不涉及計數(shù)器的開、關(guān)， 2個TIMER的計數(shù)器自始至終就不曾受到其它干預(yù)而影響正常計數(shù)，一直在持續(xù)地、按部就班地、周期性地計數(shù)，因為完全相同的時間參數(shù)，所以2個計數(shù)器的計數(shù)也保持著很好的同步。

現(xiàn)在的問題是，為何第一種寫法會讓2個定時器的PWM輸出產(chǎn)生相移呢？

原因就出在使用HAL_TIM_PWM_Stop()函數(shù)來關(guān)閉通道輸出這個做法上，這里調(diào)用它來實現(xiàn)通道的關(guān)閉不合理。前面我們分析了，該函數(shù)不僅關(guān)閉通道輸出，而且還停止了相應(yīng)計數(shù)器。我們看看其中的兩行關(guān)閉通道PWM輸出的代碼：

在程序里面，一前一后，即先停止TIM1的計數(shù)器，然后才停止TIM8的計數(shù)器。顯然，因為這個先后關(guān)系，導(dǎo)致TIM8停止時總要比TIM1多計些數(shù)。這里我們簡單點以便于溝通，假設(shè)TIM8停止計數(shù)時比TIM1多計2個數(shù)。也就是說每次對2個通道做關(guān)閉操作時，同時對2個計數(shù)器也做一次停止操作，每次對定時器的停止操作使得TIM8比TIM1多計2個數(shù)。隨著這種操作次數(shù)的增加，每次重新啟動2個定時器時，2個計數(shù)器的起點值的差距也在增加【當(dāng)然，這個差距變化可能會有周期性】，最終導(dǎo)致2個定時器的PWM輸出產(chǎn)生了相移，而且相移還在不斷變化。

關(guān)于頻繁啟停通道導(dǎo)致2個計數(shù)器每次停止后再次啟動時的計數(shù)器起始值的差值總在變化的結(jié)論，我換個比較通俗形象的類比說法來解釋。

假設(shè)有2個運動員A和B,下圖中的紅星和綠星分別代表這兩個運動員。他倆經(jīng)常一起繞圈跑步訓(xùn)練，跑步速度一樣。我們現(xiàn)在模擬2個場景。

第一個場景，就是他倆一起從某點開始跑步，要跑就一起跑，要停就一起停。顯然，這樣的話，任何時候他倆都是在一起，物理上來看二人相對靜止。此場景對應(yīng)下圖中的左邊圓圈情形。

第二個場景，還是他倆一起繞圈跑步，跑步速度始終一樣，不過這時旁邊多了個教練。當(dāng)他倆從某點開始跑起來后，若要停下歇息需得到教練指令。這個教練有個習(xí)慣，每次都是先叫A停下，然后才叫B停下歇息，導(dǎo)致每次2個人停下歇息時，B總要比A多跑兩步，但二人每次重新起跑時又是同時的。就這樣持續(xù)，不難想象二人之間的距離總是在變化，再也看不到場景1情形下的相對靜止了。這兩個運動員在跑道上的間距變化就像基于第一種代碼寫法下的2個計數(shù)器值的差值變動。見下圖的右邊圓圈紅星與綠星的間距變化。這里只畫一圈示意下。

我們知道，這里定時器的PWM輸出是根據(jù)TIMER比較器的值與計數(shù)器值的比較結(jié)果而決定其輸出電平。盡管2個定時器的基本配置參數(shù)都一樣，但由于頻繁啟停計數(shù)器，導(dǎo)致每次啟動時計數(shù)初始值都在變化，進(jìn)而導(dǎo)致PWM波形輸出不再保持同步。

這樣說可能有點抽象，我們不妨結(jié)合下面圖形看看會直觀點。下圖帶箭頭斜線示意計數(shù)方向、計數(shù)起點、終點。紅色虛線表示2個定時器CH1設(shè)置的CCR值的水平。

基于客戶原寫法代碼，假設(shè)經(jīng)過多次針對通道的啟、停操作后的某個時刻【Tx】重新啟動2個定時器及PWM輸出，A,B兩點表示TIM1和TIM8計數(shù)器在Tx時刻的起始值，其它配置參數(shù)都一樣。下面是基于應(yīng)用當(dāng)前場景，分別來自TIM1/TIM8的2路PWM輸出波形示意圖。【這里假定TIM1和TIM8的使用相同配置，且當(dāng)CCR>CNT時輸出高，否則輸出低】

因2個定時器采用完全相同的配置，所以2路PWM波形特征是一樣的。但由于啟動時刻2個定時器的計數(shù)初值不一樣，輸出的波形卻有了相差，如上圖所示。

這里或許有人會問，原始寫法里調(diào)用HAL_TIM_PWM_Start();是不是也不太合理呢？談不上不合理，但用得不太合適，從功能實現(xiàn)上看不夠簡潔、利落。這里TIM1/TIM8基于觸發(fā)啟動的主從關(guān)系,作為主定時器的TIM8的啟動放在TIM1的后面就可以了，TIM8啟動的同時啟動從TIM1。

結(jié)合這里的應(yīng)用，改過寫的第2種代碼比較清爽簡潔。那么，順便問一句，可否在原寫法的代碼基礎(chǔ)上不做大的改寫，只做局部微調(diào)來解決問題呢？答案是肯定的，我也做過較長時間的驗證測試。有興趣的話可以自行研究下，其實前面文字里也隱含了答案。

審核編輯：湯梓紅