高精度定时器（HRTIM）详解
高精度定时器（HRTIM）详解
1.介绍
高分辨率定时器可以生成多达12个具有高精度定时的数字信号。它主要用于驱动电源转换系统，如开关模式电源或照明系统，但只要需要非常精细的时序分辨率，它就可以用于通用目的。其模块化架构允许生成独立或耦合的波形。波形由自包含的定时（使用计数器和比较单元）和广泛的外部事件（如模拟或数字反馈和同步信号）定义。这允许产生各种各样的控制信号（PWM、相移、恒定Ton等），并解决大多数转换拓扑问题。出于控制和监控目的，定时器还具有定时测量功能，并与内置的ADC和DAC转换器相连。最后，它具有轻负载管理模式，能够处理各种故障方案以实现安全停机。
2.主要功能特点
••高分辨率定时单元
–184 ps分辨率，补偿电压和温度变化
–占空比、频率、相移和脉冲宽度（触发单脉冲模式）可以在所有输出上以全分辨率进行调整
–6个16位定时单元（每个单元有一个独立的计数器和4个比较单元）
–12个输出，可由任何定时单元控制，每个通道最多32个设置/重置源
–模块化架构，可解决具有1个或2个开关的多个独立转换器或少数大型多开关拓扑的问题
••最多10个外部事件，适用于任何计时单元
–适用于峰值电流控制、零电压和零电流检测（ZVS和ZCS操作）和计数器复位（变频操作）
每个外部事件有4个来源（数字输入、内置比较器输出、ADC的模拟监视器和通用定时器的触发 输出）
–可编程极性和边缘灵敏度
–5个事件，采用快速异步模式
–5个带有可编程数字滤波器的事件
–使用消隐和窗口模式过滤虚假事件
••直接连接到内置模拟外设
–10个ADC转换器触发器
–9个DAC转换器触发器，其中6个具有斜率补偿功能
–比较器输出（包括滤波和消隐功能）
••多功能保护方案
–适用于过电流、短路和过压/欠压保护
–6个故障输入可以组合并关联到任何定时单元
–每个故障通道有3个源（数字输入、内置比较器输出和外部事件）
–可编程极性、边缘灵敏度和可编程数字滤波器
–谐振转换器专用延迟保护
•多个HRTIM实例可以与外部同步输入/输出同步
•多功能输出级
–高分辨率死区插入（低至735 ps）
–可编程输出极性
–斩波器模式
•突发模式控制器，可在多个转换器上同步处理轻负载操作
•8个中断向量，每个向量最多有14个源
•7个DMA请求，最多14个源，采用突发模式进行多寄存器更新
3.功能描述
3.1 总体描述
HRTIM可以划分为几个子实体：
•主定时器
•计时单元（计时器A至计时器F）
•输出阶段
•突发模式控制器
•所有定时器共享的外部事件和故障信号调节逻辑
•系统接口
主定时器基于16位递增计数器。它可以通过4个比较单元设置/重置12个输出中的任何一个，并向6个定时器单元提供同步信号。它的主要目的是让定时器单元由一个独特的源控制。交错降压转换器是一个典型的应用示例，其中主定时器管理多个单元之间的相移。
定时器单元独立工作或与包括主定时器在内的其他定时器耦合工作。每个定时器包含两个输出的控件。输出设置/重置事件由定时单元比较寄存器或来自主定时器、其他定时器或外部事件的事件触发。
输出阶段有几个职责
•当2个输出配置为互补PWM模式时，增加死区时间
•在调制信号之上添加载波频率
•通过异步断言输出到预定义的安全级别来管理故障事件
外部事件和故障信号调节逻辑包括：
•输入选择MUX（例如，为给定的外部事件通道选择数字输入或片上源）
•极性和边缘灵敏度编程
•数字滤波（适用于12个通道中的5个）
系统接口允许HRTIM与MCU的其余部分进行交互：
•中断对CPU的请求
•DMA控制器，用于自动访问存储器，包括HRTIM特定的突发模式
•ADC和DAC转换器的触发器
HRTIM寄存器分为8组：
•主定时器寄存器
•定时器A到定时器F寄存器
•所有定时器单元共享功能的通用寄存器
注意：作为一种书写惯例，文本和寄存器中对6个定时单元的引用使用“x”字母进行概括，其中x可以是a到F之间的任何值。
高分辨率定时器概述
3.2 HRTIM引脚和内部信号
本节中的表格总结了HRTIM的片上和片外输入和输出。
表208。HRTIM输入/输出摘要
3.3 时钟
HRTIM必须由tHRTIM APB2时钟提供，以提供完整的分辨率。使用边缘定位逻辑将tHRTIM时钟周期平均划分为最多32个中间步骤。HRTIM中存在的所有时钟都来自该参考时钟。
定时时钟和预分频器
HRTIM中的每个计时器都有自己的单独时钟预分频器，这允许您调整计时器分辨率（见表216）。
高分辨率可用于边缘定位、PWM周期调整和外部触发脉冲持续时间。
高分辨率不适用于以下功能
•定时器计数器读写访问
•捕获单元
对于低于32的时钟预缩放比（CKPSC[2:0]<5），计数器和捕获寄存器的最低有效位不重要。不能写入最低有效位（仅计数器寄存器），读取时返回0。
例如，如果CKPSC[2:0]=2（预缩放4），则将0xFFFF写入计数器寄存器会产生0xFFF8的有效值。相反，0xFFFF和0xFFFF8之间的任何计数器值都被读取为0xFFFF8
计数器和捕获寄存器格式与时钟预缩放因子
初始化
在启动时，在写入比较和周期寄存器之前，必须首先初始化预分频器位字段。一旦定时器启用（在HRTIM_MCR寄存器中设置MCEN或TxCEN位），就不能修改预分频器。
当启用多个定时器时，预分频器与首先启动的定时器的预分频器同步。
警告：主设备和TIMA中可能有不同的预缩放比。。仅当计数器和输出行为不依赖于其他计时器的信息和信号时，才使用E计时器。当以下事件之一从一个定时单元（或主定时器）传播到另一个时，必须在这些定时器中配置相同的预缩放比率：输出设置/重置事件、计数器重置事件、更新事件、外部事件过滤器或捕获触发器。预分频器因素不等于产生不可预测的结果
死区发生器时钟
死区时间预分频器由（fHRTIM x 8）/2（DTPRSC[2:0]）提供，在HRTIM_DTxR寄存器中用DTPRSC[2-0]位编程
对于fHRTIM=170MHz，tDTG的范围为735ps至94.1ns。
3.4 定时器A..F定时单元
HRTIM嵌入了6个相同的定时单元，由一个16位递增计数器组成，带有自动重新加载机制，用于定义计数周期，4个比较单元和2个捕获单元，如图184所示。
每个单元包括2个输出的所有控制功能，因此它作为一个独立的计时器运行。
周期和比较值必须在与高分辨率实施相关的下限和上限内，如表217所示：
•最小值必须大于或等于fHRTIM时钟的3个周期。值0x0000只能写入CMP1和CMP3寄存器，以跳过PWM脉冲。
详见第节：空占空比异常情况
•最大值必须小于或等于0xFFFF-fHTMIM时钟的1个周期。
表217。周期和比较寄存器的最小值和最大值
1.值0x0000只能写入CMP1和CMP3寄存器，以跳过PWM脉冲。见第节：空占空比异常情况详情。
计数器操作模式
定时器A..F以连续（自由运行）模式或单触发方式运行，其中计数由重置事件启动，使用HRTIM_TIMxCR控制寄存器中的CONT位。额外的RETRIG位允许您选择单次射击操作是可重试还是不可重试。表218、图185和图186总结了操作细节
翻滚事件
当计数器在连续模式下达到HRTIM_PERxR寄存器中设置的周期值后返回0时，会生成计数器翻转事件
此事件在HRTIM中用于多种目的：
–设置/重置输出
–触发寄存器内容更新（从预加载转换为活动）
–触发IRQ或DMA请求
–用作突发模式时钟源或突发启动触发器
–作为ADC触发器
–减少重复计数器
如果初始计数器值高于计时器启动时的周期值，或者如果在计数器已经高于此值的情况下设置了新的周期，则计数器不会重置：它会在最大周期值处溢出，重复计数器不会递减
定时器复位
定时单元计数器的重置可以由HRTIM_RSTxR寄存器中最多30个事件同时触发，这些事件可以从以下来源中选择：
–计时单位：比较2、比较4和更新（3个事件）
–主定时器：重置并比较1..4（5个事件）
–外部事件EXTEVNT1..10（10个事件）
–所有其他计时单位（例如计时器A的计时器B..F）：比较1、2和4（12个事件）
可以同时选择多个事件来处理多个重置源。在这种情况下，多个重置请求为OR。当在相同的fHTMIM时钟周期内产生2个计数器重置事件时，会考虑最后一个计数器重置。
此外，可以使用HRTIM_CR2寄存器中的TxRST位对计数器进行软件重置。这些控制位被分组到单个寄存器中，以允许同时重置多个计数器。
只有在启用相关计数器（TxCEN位设置）后，才会考虑重置请求。
当fHRTIM时钟预缩放比高于32时（高于fHRTIM的计数周期），计数器重置事件延迟到预缩放时钟的下一个活动边缘。这允许在输出转换与重置事件同步时（通常是恒定的Ton时间转换器）保持无抖动的波形生成。
图187显示了时钟预缩放比为128（fHTMIM除以4）时如何处理重置。