统计信号连接到定时器的两种模式

有人使用STM32芯片开发产品，其中有个功能就是统计某外部信号脉冲个数。他采用外部中断方式，来一个信号触发一次中断，在中断程序里实现计数累加。但由于被统计的信号频率较高，而中断本身也是需要时间的，往往导致有些脉冲没被统计而发生丢数的问题。况且，CPU这样频繁地去响应中断还会衍生出其它系统性问题。

他咨询是否可以将该信号作为定时器的时钟源，每来一个脉冲信号计数器就自动加1。这样的话，用户适时去读取计数器的值即可。若有，如何实现？

对于这种情况，我们可以将被统计信号连接到定时器的ETR脚，并作为定时器的计数时钟。开启定时器更新中断对溢出次数进行统计，择时读取计数器的值和溢出次数即可。这样既避免了CPU频繁进中断而无法应对别的事情的困境，也避免了因CPU优先忙于别的事情而来不及响应外部中断导致计数出错的麻烦。

对于STM32来讲，从ETR脚引入时钟信号，可以有两种模式。

第一种模式，即外部时钟1模式，此时来自ETR脚的信号经过滤波、边沿检测和极性选择后，以触发信号的角色连接到从模式控制器，并作为定时器的时钟源，即上图中的1路。

第二种模式，即外部时钟2模式，来自ETR脚的时钟信号经过极性选择、分频、滤波后不经过从模式控制器，而是像内部时钟源一样直接为计数器提供计数时钟，即上图中的2路。

现在分别以上面提到的两种模式演示定时器对来自ETR脚的时钟信号进行计数的过程。这里以STM32F411 Nucleo开发板来进行实验。

用TIM1_CH1模拟产生某频率的PWM脉冲信号，将其通过跳线连接到ETR脚。为便于测量和演示，让TIM1工作在单脉冲PWM模式，结合RCR寄存器输出指定个数的脉冲。使用TIM3对来自ETR脚的时钟信号进行计数，同时开启TIM3更新中断对溢出次数进行统计。

让TIM1-CH1启动后输出248个脉冲后停下来，而TIM3每统计200个脉冲就产生溢出，即令TIM3_ARR值等于199。

现在使用STM32CUBEMX进行基本的配置。

先对用来模拟产生外来脉冲信号的TIM1进行配置。做些基本的时基配置即可。

然后对TIM3进行配置，时钟来自ETR脚，工作在外部时钟模式2。

将时钟、NVIC等配置完毕后即可生成初始化代码。

定义变量CNT_Update记录TIM3的溢出次数。基于STM32Cube 库稍加组织代码即可查看结果。

编译运行查看结果：

TIM3发生溢出1次，结合上面配置可知其对应的脉冲个数为200，此时计数器里的值为0x30，即48，总共248个脉冲，跟TIM1_CH1输出的248个脉冲数相同。

上面的实验是基于TIM3工作在ETR外部时钟模式2，我们不妨再看看基于外部时钟模式1的情况。现在只需对TIM3的时钟配置稍作调整，其它参数不动。

生成初始化代码后，基于前面组织的用户代码不做任何调整即可编译运行验证。

上面验证结果与外部时钟模式2完全相同，跟TIM1_CH1输出的脉冲数完全吻合。

从上面示例来看，当时钟信号来自ETR脚时，不论使用外部时钟模式1还是外部时钟模式2，都可以实现完全相同的结果。那么基于同一个时钟源，为什么弄出2个时钟模式呢？

首先，定时器本身支持多钟时钟模式，其中包括外部时钟模式1与外部时钟模式2。只不过来自ETR脚的时钟信号既可以工作外部时钟模式1，也可以工作在外部时钟模式2。

外部时钟模式1的主要特点是时钟信号还同时兼具触发信号的角色，此时定时器也一定工作在从模式，这个从模式就是外设时钟模式1从模式。STM32参考手册关于这个模式，在讲解定时器主从连接的相关实例时进行过介绍，但没有将其跟复位从模式、触发从模式等从模式一起单列出来进行介绍。我们在用STM32CubeMX进行配置时也可以发现有个从模式选项就是外部时钟1从模式。

前面也提到了，外部时钟模式1下的时钟除了做时钟外，还做触发信号。基于这个触发信号可以产生触发事件，从而触发中断或产生DMA请求。而外部时钟模式2就是特指来自ETR脚的时钟，只是个纯粹的时钟，不具备触发功能。但是，选择外部时钟模式2的定时器，既可以工作在主模式，也可以工作在诸如复位/触发/门控等从模式。

另外，作为外部时钟模式1的时钟，它可以有多个来源，除了ETR脚外，还可以是TI1、TI2输入脚或者其它定时器的触发输出，而工作在外部时钟模式2的时钟只能来自ETR脚。显然，基于开篇的客户需求，它的被测信号还可以接到别的特定管脚上来处理。

最后做点提醒。基于上面应用，弄清实现原理后，自行组织用户代码应该说非常简单了。不过，即使这样，可能还是会有不少人在有个地方出问题，就是没有下图中那句对TIM3的更新事件标志进行清零的代码。很多场景，这行代码可有可无。当遇到目前这种应用时，就不能可有可无了。

基于上面的程序逻辑，如果没有这句代码会发生统计所得的溢出次数与实际溢出次数多1的状况。以上面应用为例，我什么都不改动，只将那行代码注释掉，运行结果会变成下面的样子。计数器里的值虽然还是48，但溢出次数变成2了！

像这种需要统计精确数据的情形，发生这种问题往往就难以接受。为什么要加这句代码呢？如果不加这句代码怎么会导致统计到的溢出次数平白无故多1次呢？

关于这点可以自行思考下，在此不延申解释了。也可以参考下面文章《STM32定时器中的更新操作与更新事件》的结尾部分，那里有就该问题做些分析。
责任编辑:pj