【STM32H7教程】第37章 STM32H7的LPTIM低功耗定时器应用之PWM

发布时间:2023-04-13  

37.1 初学者重要提示

学习本章节前,务必优先学习第36章,HAL库的几个常用API均作了讲解和举例。

使用LPTIM的好处是系统处于睡眠、停机状态依然可以正常工作(除了待机模式)。停机状态可以正常工作的关键是LSE,LSI时钟不会被关闭,同时也可以选择使用外部时钟源。

STM32H7从停机模式唤醒后要重新配置系统时钟,这点跟F1,F4系列一样。

37.2 低功耗定时器PWM驱动设计

低功耗定时器LPTIM1 – LPTIM5均支持PWM输出。


37.2.1 低功耗定时器PWM输出支持的引脚

STM32H7的低功耗定时器LPTIM1 - LPTIM5可以输出到GPIO的TIM通道整理:


LPTIM1_IN1   PD12  PG12

LPTIM1_IN2   PH2   PE1

LPTIM1_OUT   PG13

LPTIM1_OUT   PD13

LPTIM1_ETR   PG14  PE0


LPTIM2_IN1   PB10  PD12

LPTIM2_IN2   PD11

LPTIM2_OUT   PB13

LPTIM2_ETR   PB11 PE0


LPTIM3_OUT   PA1

LPTIM4_OUT   PA2

LPTIM5_OUT   PA3

37.2.2 低功耗定时器时钟选择

由前面的第36章节,我们知道LPTIM1的时钟可以由LSE,LSI,APB或者外部输入时钟提供。使用LSE,LSI或者外部输入的好处是停机状态下,LPTIM1也可以正常工作。


V7开发板使用的LSE晶振是32768Hz。

STM32H743的LSI频率约32KHz。

LPTIM1 – LPTIM5的频率都是100MHz。

System Clock source       = PLL (HSE)

SYSCLK(Hz)                = 400000000 (CPU Clock)

HCLK(Hz)                  = 200000000 (AXI and AHBs Clock)

AHB Prescaler             = 2

D1 APB3 Prescaler         = 2 (APB3 Clock  100MHz)

D2 APB1 Prescaler         = 2 (APB1 Clock  100MHz)

D2 APB2 Prescaler         = 2 (APB2 Clock  100MHz)

D3 APB4 Prescaler         = 2 (APB4 Clock  100MHz)


因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 不含这个总线下的LPTIM1

因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;


APB4上面的TIMxCLK没有分频,所以就是100MHz;


APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14,LPTIM1

APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16,TIM17


APB4 定时器有 LPTIM2,LPTIM3,LPTIM4,LPTIM5

下面为大家讲解下使用LSE,LSI或者APB时钟的配置方法。


选择LSE的配置如下:

#define LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSE     /* LSE 时钟32768Hz */


RCC_PeriphCLKInitTypeDef   RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};


RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;

RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;


if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK)

{

    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        

}


RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSE;

HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

特别注意程序中置红的地方,这几个地方很容易配置错。配置后LPTIM1就会将LSE作为系统时钟。


选择LSI的配置如下:

//#define LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSI    /* LSI 时钟约32KHz */

RCC_PeriphCLKInitTypeDef   RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};


RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;

RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;


if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK)

{

    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        

}


RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSI;

HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

使用LSI作为LPTIM1的系统是要注意两点:


1、LSI的实现有一定的误差,具体范围在数据手册有给出,由于不支持温补,温度对其也是有影响的。

2、特别注意程序中置红的地方,这几个地方很容易跟LSE搞混淆(复制粘贴的时候容易搞错)。

  • 选择APB时钟的配置如下:

RCC_PeriphCLKInitTypeDef   RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};


RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_D2PCLK1;

HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

使用APB作为LPTIM系统时钟注意以下两点:


1、 LPTIM1 – LPTIM5的最高主频都是100MHz。


2、 注意参数RCC_LPTIM1CLKSOURCE_D2PCLK1。


LPTIM1使用的RCC_LPTIM1CLKSOURCE_D2PCLK1。


LPTIM2使用的RCC_LPTIM2CLKSOURCE_D3PCLK1。


LPTIM3-LPTIM5使用的RCC_LPTIM345CLKSOURCE_D3PCLK1。


37.2.3 低功耗定时器的PWM配置

下面通过低功耗定时器实现一个频率为1024Hz,占空比50%,使用LSE做系统时钟的配置。PWM输出引脚采用PD13。


1.    /* 选择LPTIM的时钟源 */

2.    #define LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSE     /* LSE 时钟32768Hz */

3.    //#define LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSI   /* LSI 时钟约32KHz */ 

4.    //#define LPTIM_CLOCK_SOURCE_PCLK  /* PCLK 时钟100MHz */

5.    /*

6.    ******************************************************************************************************

7.    *    函 数 名: bsp_InitTIMOutPWM

8.    *    功能说明: LPTIM1时钟默认选择的LSE,而PWM输出使用的PD13引脚,频率1024Hz。

9.    *    形    参: 无

10.    *    返 回 值: 无

11.    ******************************************************************************************************

12.    */

13.    void bsp_InitTIMOutPWM(void)

14.    {

15.        LPTIM_HandleTypeDef        LptimHandle = {0};    

16.        RCC_PeriphCLKInitTypeDef   RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};

17.        GPIO_InitTypeDef           GPIO_InitStruct = {0};

18.    

19.        /* ## - 1 - 使能LPTIM时钟和GPIO时钟 ####################################### */

20.        __HAL_RCC_LPTIM1_CLK_ENABLE();

21.    

22.        __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

23.    

24.        /* ## - 2 - 配置PD13做PWM输出 ############################################ */    

25.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

26.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

27.        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

28.        GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_LPTIM1;

29.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;

30.        HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

31.    

32.        /* ## - 3 - 配置LPTIM时钟,可以选择LSE,LSI或者PCLK ######################## */        

33.    #if defined (LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSE)

34.        {

35.            RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

36.    

37.            RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;

38.            RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;

39.            RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

40.    

41.            if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK)

42.            {

43.                Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        

44.            }

45.            

46.            RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

47.            RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSE;

48.            HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

49.        }

50.    #elif defined (LPTIM_CLOCK_SOURCE_LSI)

51.        {

52.            RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

53.    

54.            RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;

55.            RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;

56.            RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

57.    

58.            if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK)

59.            {

60.                Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        

61.            }

62.            

63.            RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

64.            RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSI;

65.            HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

66.        }

67.    #elif defined (LPTIM_CLOCK_SOURCE_PCLK)

68.        RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;

69.        RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_D2PCLK1;

70.        HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

71.    #else

72.        #error Please select the LPTIM Clock source inside the bsp_lptim_pwm.c file

73.    #endif

74.    

75.        /* ## - 4 - 配置LPTIM ######################################################## */        

76.        LptimHandle.Instance = LPTIM1;

77.         /* 对应寄存器CKSEL,选择内部时钟源 */

78.        LptimHandle.Init.Clock.Source    = LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC; 

79.         /* 设置LPTIM时钟分频 */

80.        LptimHandle.Init.Clock.Prescaler = LPTIM_PRESCALER_DIV1;  

81.         /* LPTIM计数器对内部时钟源计数 */     

82.        LptimHandle.Init.CounterSource   = LPTIM_COUNTERSOURCE_INTERNAL

83.         /* 软件触发 */

84.        LptimHandle.Init.Trigger.Source  = LPTIM_TRIGSOURCE_SOFTWARE;   

85.         /* 计数器计数到比较寄存器和ARR自动重载寄存器之间数值,输出高电平 */

86.        LptimHandle.Init.OutputPolarity  = LPTIM_OUTPUTPOLARITY_HIGH;   

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