133.5.5定时器中断代码寄存器分析(2)

/*
 * 整体目的：继续沿着 06TIM 工程理解 TIM1 的计数模式、更新中断与事件寄存器。
 * 课程边界：本节是在阅读 HAL 封装后的寄存器结果，不新增业务功能；
 *           因此只注释工程侧配置和关键寄存器关系，不复制、逐行注释 HAL 库函数。
 * 关键关系：CounterMode 影响 CR1.DIR/CMS，Start_IT 使能 DIER.UIE 与 CR1.CEN，
 *           更新事件置位 SR.UIF，HAL IRQ 处理后进入周期完成回调。
 */

/* ==================== Core/Src/tim.c：工程侧配置入口 ==================== */

TIM_HandleTypeDef htim1;                    /* 定义 TIM1 句柄，把初始化参数与真实寄存器地址联系起来。 */

void MX_TIM1_Init(void)                     /* 配置上一节使用的 1 秒 TIM1 更新周期。 */
{                                            /* TIM1 初始化函数体开始。 */
    htim1.Instance = TIM1;                  /* Instance 指向 TIM1 基地址 0x40012C00。 */
    htim1.Init.Prescaler = 7199U;           /* PSC=7199，实际将 72 MHz 除以 7200。 */
    htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; /* 选择向上计数，对应边沿对齐且 DIR=0。 */
    htim1.Init.Period = 9999U;              /* ARR=9999，计数范围为 0～9999，共 10000 拍。 */
    htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; /* CKD 不分频，不等同于 PSC。 */
    htim1.Init.RepetitionCounter = 0U;      /* RCR=0，每次计数溢出都产生更新事件。 */
    htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; /* 使能 ARR 预装载。 */
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK) /* 让 HAL 根据句柄配置寄存器；库内部不在本节展开。 */
    {                                        /* 初始化失败分支开始。 */
        Error_Handler();                     /* 配置失败时停止正常业务。 */
    }                                        /* 初始化结果判断结束。 */
}                                            /* TIM1 初始化函数结束。 */

/* ==================== Core/Src/main.c：启动与用户回调 ==================== */

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);             /* 启动 TIM1，并允许更新事件提出中断请求。 */

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(         /* HAL 确认更新中断后调用的应用层回调。 */
    TIM_HandleTypeDef *htim)                /* 通过参数判断究竟是哪一路定时器。 */
{                                            /* 周期完成回调开始。 */
    if (htim == &htim1)                    /* 按配套源码比较句柄地址，只响应全局 TIM1 句柄。 */
    {                                        /* TIM1 事件分支开始。 */
        HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin); /* 每秒翻转一次 LED1，验证事件链路。 */
    }                                        /* TIM1 事件分支结束。 */
}                                            /* 回调结束，CPU 恢复被中断的前台程序。 */

/* ==================== 寄存器位关系：用于读代码，不是替代 HAL 的完整实现 ==================== */

#define TIM_CR1_CEN (1UL << 0)              /* CR1 位 0：计数器使能，置 1 后 CNT 才开始变化。 */
#define TIM_CR1_DIR (1UL << 4)              /* CR1 位 4：边沿对齐模式下选择向上或向下计数。 */
#define TIM_CR1_CMS (3UL << 5)              /* CR1 位 6:5：选择三种中心对齐模式。 */
#define TIM_CR1_ARPE (1UL << 7)             /* CR1 位 7：控制 ARR 是否使用预装载。 */
#define TIM_DIER_UIE (1UL << 0)             /* DIER 位 0：允许更新事件请求 CPU 中断。 */
#define TIM_SR_UIF (1UL << 0)               /* SR 位 0：硬件用它记录更新事件已经发生。 */
#define TIM_EGR_UG (1UL << 0)               /* EGR 位 0：软件写 1 强制产生更新事件。 */

/*
 * 阅读 HAL 时可以理解为以下“读—改—写”关系：
 * 先清除 DIR/CMS，再写入 CounterMode，能避免旧模式位残留。
 */
uint32_t tmpcr1 = htim1.Instance->CR1;     /* 读出 CR1 当前值，保留与计数模式无关的控制位。 */
tmpcr1 &= ~(TIM_CR1_DIR | TIM_CR1_CMS);    /* 清除旧的方向位和中心对齐选择位。 */
tmpcr1 |= htim1.Init.CounterMode;           /* 把工程选择的新计数模式合并到临时值。 */
htim1.Instance->CR1 = tmpcr1;              /* 将组合后的值一次写回真实 TIM1_CR1。 */

一、定时器中断代码寄存器配置分析

1.1 函数解析

TIM_Base_SetConfig() 通过临时变量 tmpcr1 修改控制寄存器：

tmpcr1 = TIMx->CR1;
tmpcr1 &= ~(TIM_CR1_DIR | TIM_CR1_CMS);
tmpcr1 |= Structure->CounterMode;
TIMx->CR1 = tmpcr1;

先清除旧的 DIR 和 CMS，再用按位或写入模式值，能够保证切换模式时不残留旧位。

HAL 宏	数值	CMS[1:0]	DIR	模式
TIM_COUNTERMODE_UP	0x00	00	0	向上计数
TIM_COUNTERMODE_DOWN	0x10	00	1	向下计数
TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1	0x20	01	忽略	中心对齐模式 1
TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED2	0x40	10	忽略	中心对齐模式 2
TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED3	0x60	11	忽略	中心对齐模式 3

中心对齐时 DIR 由硬件反映当前方向，软件不能用它选择方向。

1.2 TIM1和TIM8寄存器描述

CR1 是最基础的控制寄存器。STM32F1 参考手册中的主要位如下：

位	名称	作用
0	CEN	计数器使能，1 为运行
1	UDIS	更新禁止；1 时阻止更新事件对寄存器和中断/DMA的影响
2	URS	更新请求源；限制哪些事件能够产生更新中断/DMA请求
3	OPM	单脉冲模式；下一次更新事件后停止
4	DIR	边沿对齐时选择向上/向下；中心对齐时只读
6:5	CMS	中心对齐模式选择
7	ARPE	ARR 预装载使能
9:8	CKD	数字滤波/死区所用 tDTS 的时钟分频

CMS 三种模式的差别主要在比较标志置位方向：模式 1 只在向下计数时置位，模式 2 只在向上计数时置位，模式 3 在两个方向都置位。更新事件仍发生在计数边界。

二、定时器中断代码寄存器分析

2.1 STM32

定时器中断涉及一条完整的“条件与许可”链：

CNT到达更新条件
      │
      ▼
SR.UIF = 1  ──────┐
                  ├─ 两者同时成立 → NVIC收到TIM更新中断请求
DIER.UIE = 1 ─────┘
                          │
                          ▼
             HAL_TIM_IRQHandler
                          │
                  清标志并调用回调

SR 说明发生了什么，DIER 决定哪些事件能够申请中断或 DMA。只置位标志而未开启许可，不会进入对应中断；只开启许可而事件没发生，也不会进入。

DIER 位含义：

位	名称	含义
0	UIE	更新中断使能
1～4	CC1IE～CC4IE	通道 1～4 捕获/比较中断使能
5	COMIE	换相中断使能
6	TIE	触发中断使能
7	BIE	刹车中断使能
8	UDE	更新 DMA 请求使能
9～12	CC1DE～CC4DE	通道 1～4 DMA 请求使能
13	COMDE	换相 DMA 请求使能
14	TDE	触发 DMA 请求使能

SR 中与之配套的标志包括 UIF、CC1IF～CC4IF、COMIF、TIF、BIF；位 9～12 的 CC1OF～CC4OF 表示输入捕获溢出，即上一次捕获值还未处理又来了新边沿。

HAL_TIM_Base_Start_IT() 先使能 DIER.UIE，再使能 CR1.CEN。而 HAL_TIM_IRQHandler() 会同时检查事件标志和中断许可，清除相应标志后调用对应回调函数。

2.2 TIM1和TIM8事件产生寄存器

EGR 是事件产生寄存器，软件向某一位写 1 就能产生相应事件；这些位通常是只写触发位，读回没有普通状态寄存器的意义。

位	名称	作用
0	UG	产生更新事件；重新初始化计数器并装载预分频器，是否产生更新请求受 URS/UDIS 影响
1～4	CC1G～CC4G	产生对应通道的捕获/比较事件
5	COMG	产生换相事件
6	TG	产生触发事件
7	BG	产生刹车事件

TIMx->EGR = TIM_EGR_UG; 并不是“启动定时器”，它的任务是让 PSC 等缓冲配置立即生效。真正启动计数的是 CR1.CEN=1。

2.3 TIM1和TIM8捕获/比较模式寄存器1

CCMR1 同时管理通道 1 和通道 2，而且同一组位会因通道处于输出或输入模式而改变含义：

通道	选择位	输出模式常用位	输入模式常用位
CH1	CC1S[1:0]	OC1FE、OC1PE、OC1M[2:0]、OC1CE	IC1PSC[1:0]、IC1F[3:0]
CH2	CC2S[1:0]	OC2FE、OC2PE、OC2M[2:0]、OC2CE	IC2PSC[1:0]、IC2F[3:0]

CCxS=00 表示输出，非零值把通道接到直接输入、间接输入或内部触发输入。输出模式下，OCxM 选择冻结、匹配置位/清零、翻转、强制电平、PWM1 或 PWM2；OCxPE 控制比较寄存器预装载。输入模式下，ICxF 决定数字滤波采样规则，ICxPSC 决定每 1、2、4 或 8 个有效边沿捕获一次。

flowchart LR
    P[外部引脚TIx] --> S{CCxS选择}
    T[内部触发] --> S
    S --> F[数字滤波ICxF]
    F --> E[边沿检测与分频]
    E --> C[锁存CNT到CCRx]
    C --> I[SR.CCxIF与中断]
    O[比较值CCRx] --> M[OCxM输出比较与PWM]
    M --> Q[通道输出]

所以阅读 CCMR1 时必须先看 CC1S/CC2S，否则很容易把输入滤波位误当成 PWM 模式位。