STM32F0x互补波输出和死区时间插入

高级控制定时器（TIM1）可以输出两个互补信号，并管理输出切换为断开和切换为接通的那个时刻。

这个时间通常被称为死区时间，您必须根据连接到输出的设备及其特性（电平移位器的固有延迟、电源开关引起的延迟…）对其进行调整。

您可以为每个输出独立选择输出极性（主输出OCx或互补输出OCxN）。这是通过写入TIMx_CCER寄存器中的CCxP和CCxNP位来完成的。

互补信号OCx和OCxN由几个控制位的组合激活：TIMx_CCER寄存器中的CCxE和CCxNE位，以及TIMx_BDTR和TIMx_CR2寄存器中的MOE、OISx、OISxN、OSSI和OSSR位。有关更多详细信息，请参阅第286页表46：带刹车功能的互补OCx和OCxN通道的输出控制位。特别地，当切换到IDLE状态（MOE下降到0）时，死区时间被激活。

死区插入通过设置CCxE和CCxNE位以及MOE位（如果存在刹车回路）来启用。每个通道有一个10位死区时间发生器。根据参考波形OCxREF，它产生2个输出OCx和OCxN。如果OCx和OCxN是高电平有效：

OCx输出信号与参考信号相同，除了相对于参考上升沿而延迟的上升沿。
OCxN输出信号与参考信号相反，除了相对于参考下降沿而延迟的上升沿。

如果延迟大于有效输出的宽度（OCx或OCxN），则不产生相应的脉冲。

上面输出了一堆信息，先简要介绍几个寄存器的含义吧：

CCxP与CCxNP的含义是一样的，配置输出极性，0为高电平有效，1为低电平有效
CCxE与CCxNE，表面上看是输出使能，但置0，并不是真正的禁用，以CC1E为例：
- CC1通道配置为输出时：
  - 0：关，OC1处于无效状态。OC1电平则是MOE、OSSI、OSSR、OIS1、OIS1N和CC1NE位的函数。
  - 1：开，OC1信号根据MOE、OSSI、OSSR、OIS1、OIS1N和CC1NE位在相应的输出引脚上输出。
MOE就不说了，总开关，地球人都知道！
OSSR，运行模式下关闭状态选择位。当MOE＝1时，在具有互补输出的通道上（被配置为输出）使用该位。如果在定时器中没有实现互补输出，则不实现OSSR。
- 0：当处于无效状态时，OC/OCN输出被禁用（OC/OCN使能输出信号=0）。
- 1：当处于无效状态时，一旦CCxE=1或CCxNE=1，OC/OCN输出就会以无效电平使能。然后，OC/OCN使能输出信号=1
  注意，一旦LOCK被编程为级别2（TIMx_BDTR寄存器中的LOCK位），就不能修改该位。
OSSI，空闲模式下关闭状态选择位，当MOE=0时，在配置为输出的通道上使用此位。
- 0：当处于无效状态时，OC/OCN输出被禁用（OC/OCN使能输出信号=0）。
- 1：当处于无效状态时，一旦CCxE=1或CCxNE=1，OC/OCN输出首先被强制为空闲电平。（OC/OCN使能输出信号=1）
OISx和OISxN，是对应通道的输出空闲状态，以OIS1为例：
- 0：OC1=0（在死区时间之后，如果OC1N被实施），当MOE=0时
- 1：OC1=1（在死区时间之后，如果OC1N被实施），当MOE=0时

接下来就是令程序员望而生畏的Table 46，输出控制位用于带刹车功能的互补OCx和OCxN通道

MOE=1，OSSI不起作用

OSSR	CCxE	CCxNE	OCx输出状态	OCxN输出状态
0	0	0	输出禁用（不被定时器驱动） OCx=0, OCx_EN=0	输出禁用（不被定时器驱动） OCxN=0, OCxN_EN=0
0	0	1	输出禁用（不被定时器驱动） OCx=0, OCx_EN=0	OCxREF + Polarity OCxN=OCxREF xor CCxNP OCxN_EN=1
0	1	0	OCxREF + Polarity OCx=OCxREF xor CCxP OCx_EN=1	输出禁用（不被定时器驱动） OCxN=0, OCxN_EN=0
0	1	1	OCREF + Polarity + dead-time OCx_EN=1	(Complementary to OCREF) + Polarity + dead-time OCxN_EN=1
1	0	0	输出禁用（不被定时器驱动） OCx=CCxP, OCx_EN=0	输出禁用（不被定时器驱动） OCxN=CCxNP, OCxN_EN=0
1	0	1	关闭状态（以无效状态使能输出） OCx=CCxP, OCx_EN=1	OCxREF + Polarity OCxN=OCxREF xor CCxNP OCxN_EN=1
1	1	0	OCxREF + Polarity OCx=OCxREF xor CCxP OCx_EN=1	关闭状态（以无效状态使能输出） OCxN=CCxNP, OCxN_EN=1
1	1	1	OCREF + Polarity + dead-time OCx_EN=1	(Complementary to OCREF) + Polarity + dead-time OCxN_EN=1
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是不是一头雾水，但只要弄懂OCxREF + Polarity是什么意思，接下来就全明白了。它的下面一行有解释，是跟极性异或。看前面CCxP的极性定义，这个位复位后默认位0，就是高电平有效。那么简单点理解，OCxREF + Polarity的意思就是

只要你不去动CCxP（默认为0），输出与OCxREF一样的波。
如果你动了CCxP（把它改为1），输出与OCxREF相反的波。

现在是不是就一切明朗了，其中的Complementary to OCREF是取OCREF的互补波，+dead-time就是在波形里插入死区时间。那么针对这张表，总结如下：

OSSR为0时，CCxE和CCxNE才真正发挥使能功能。使能时输出相应波形。禁用时就是禁用，对应的通道电平值打在0上。
OSSR为1时，CCxE和CCxNE的使能功能为伪使能（我个人理解）。为什么这么说，有以下两点：
- 必须要两个都为0，他们的输出才禁用，而且这个虽然禁用了，但通道的输出为极性值（无效电平），这个极性值在系统复位后默认为0，也就是你只要不去动它，默认的无效电平为0。
- 只要其中有一个为1，则两个通道全部使能，只不过若其中有通道的使能位为0（CCxE或CCxNE为0），则那个通道变为关闭状态，且持续输出无效电平（极性值）。使能位不为0（CCxE或CCxNE非0），通道就正常输出波。

MOE=0，OSSR不起作用

OSSI	CCxE	CCxNE	OCx输出状态	OCxN输出状态
0	0	0	输出禁用（不被定时器驱动） OCx=CCxP, OCx_EN=0	输出禁用（不被定时器驱动） OCxN=CCxNP, OCxN_EN=0
0	0	1	输出禁用（不被定时器驱动）异步：OCx=CCxP, OCx_EN=0, OCxN=CCxNP, OCxN_EN=0 然后，如果时钟存在：假设OISx和OISxN不对应于有效状态下的OCx和OCxN，则在死区时间之后，OCx＝OISx并且OCxN＝OISxN。
0	1	0
0	1	1
1	0	0	输出禁用（不被定时器驱动） OCx=CCxP, OCx_EN=0	输出禁用（不被定时器驱动） OCxN=CCxNP, OCxN_EN=0
1	0	1	关闭状态（以无效状态使能输出）异步：OCx=CCxP, OCx_EN=1, OCxN=CCxNP, OCxN_EN=1 然后，如果时钟存在：假设OISx和OISxN不对应于有效状态下的OCx和OCxN，则在死区时间之后，OCx＝OISx并且OCxN＝OISxN。
1	1	0
1	1	1
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注意，当一个通道的两个输出都没有使用时（CCxE=CCxNE=0），OISx、OISxN、CCxP和CCxNP位必须保持清零。（因为不清零是会出问题滴，看下面的分析。）

总结这张表，就是说主输出关掉后，MOE=0以后，两个通道的情况简单总结如下：

只要OSSI=0，不管怎样，两个通道输出都被禁用。且两个通道的输出先要保持在极性值上（无效电平）。然后看
- 两个通道都没使能（CCxE和CCxNE都为0），则通道的输出保持在极性值上（无效电平）。
- 只要其中有一个通道被使能（CCxE或CCxNE为1），则要在一段死区时间之后，把通道的输出改为空闲电平（不是无效电平）。
如果OSSI=1，输出要不要禁用要看两个通道的使能位（CCxE和CCxNE）
- 都为0，两个通道均被禁用，但通道的输出为极性值（无效电平）。
- 只要其中一个为1，两个通道均被使能，且通道的输出为极性值（无效电平），且要在一段死区时间之后，把通道的输出改为空闲电平（不是无效电平）。

接下来就是进入图表环节，别懵圈，比较简单！

下图显示了死区时间发生器的输出信号和参考信号OCxREF之间的关系。（在这些例子中，我们假设CCxP=0，CCxNP=0，MOE=1，CCxE=1和CCxNE=1）

图74，具有死区时间插入的互补输出。

图75，延迟大于负脉冲的死区时间波形。

图76，延迟大于正脉冲的死区时间波形。

死区时间延迟对于每个通道都是相同的，并且可以使用TIMx_BDTR寄存器中的DTG位进行编程。

死区时间计算

关于TIMx_BDTR寄存器中的DTG位的定义如下：

DTG[7:0]：死区发生器设置
该位字段定义插入互补输出之间的死区持续时间。DT对应于该持续时间。

DTG[7:5]=0xx => DT=DTG[7:0] x tdtg with tdtg=tDTS.

DTG[7:5]=10x => DT=(64+DTG[5:0]) x tdtg with tdtg=2 x tDTS.

DTG[7:5]=110 => DT=(32+DTG[4:0]) x tdtg with tdtg=8 x tDTS.

DTG[7:5]=111 => DT=(32+DTG[4:0]) x tdtg with tdtg=16 x tDTS.

例如，如果tDTS=125 ns（8 MHz），死区时间可能值为：

0 to 15875 ns by 125 ns steps,

16 us to 31750 ns by 250 ns steps,

32 us to 63 us by 1 us steps,

64 us to 126 us by 2 us steps

可以看出，死区时间的计算上关键在确定tDTS的值是多少。别被定义中的8MHz误导，别误以为是晶振的频率。它的值取决于TIMx_CR1中的CKD[1:0]，定义如下：

CKD[1:0]: 时钟分频
该位域指示定时器时钟（CK_INT）频率与死区发生器和数字滤波器（ETR、TIx）使用的死区和采样时钟（tDTS）之间的分频比，

00: tDTS=tCK_INT

01: tDTS=2 * tCK_INT

10: tDTS=4 * tCK_INT

11: 保留，不要写入该值

复位后，如果你不去动CKD位，则默认tDTS就是CK_INT的一个周期。好，再来说CK_INT是啥？

内部时钟源（CK_INT）
如果从模式控制器被禁用（SMS=000），则CEN、DIR（在TIMx_CR1寄存器中）和UG位（在TIMx_EGR寄存器中）是实际控制位，并且只能通过软件进行更改（UG除外，它保持自动清除）。一旦CEN位被写入1，预分频器的时钟源就来自内部时钟CK_INT。

大部分情况下，都是选择CK_INT作为定时器的时钟源的。这个CK_INT既然称之为定时器的内部时钟，也就可以理解为它就是系统供给定时器的时钟，这就要去了解STM32F0x的时钟系统，这里略过。定时器的时钟源与APB有关，在STM32F0x里APB时钟最高可以到48MHz。一般情况下，AHB时钟配置为48MHz，要看APB的预分频设为多少，规则如下：

APB的预分频值为1，则定时器的时钟源就是APB。
APB的预分频值不为1，则定时器的时钟源为APB x 2。

所以假设AHB=48MHz， APB=48MHz或者APB=24MHz，定时器的时钟源都是48MHz，也就是CK_INT=48MHz。所以大部分的应用场合，编程时按照下面的规则去做就行（tDTS=20.83ns）：

DTG[7:0]	dead-time (/us)	steps (/ns)
`0 to 127`	`0` to `2.645833`	20.83
`128 to 191`	`2.66` to `5.29166`	41.66
`192 to 223`	`5.33` to `10.5`	166.66
`224 to 255`	`10.66` to `21`	333.33
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