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STM32通用定时器TRC含义解析

news 2025/6/14 13:51:31

1. TRC信号作为捕获部分的输入

在STM32定时器中，捕获/比较通道（CCx）的输入源是可以配置的。标准输入是外部引脚（TIx），但内部信号（包括来自触发控制器的信号）也可以路由到捕获通道。

关键配置寄存器： TIMx_CCMRx (Capture/Compare Mode Register)
关键位域： CCxS[1:0] (Capture/Compare x Selection)
- 00: 输出 (Compare mode)
- 01: 输入，映射到 TIx (标准引脚输入)
- 10: 输入，映射到 TIy (交叉映射，y≠x)
- 11: 输入，映射到 TRC (内部触发信号) <<< 这就是您指的功能！
TRC信号来源：
- 这里的"TRC"信号直接来源于触发控制器（Trigger Controller）的输出。
- 触发控制器的输入源（TRGI）正是由TIMx_SMCR寄存器的TS[2:0]位选择的（之前讨论的ITR0, ITR1, ITR2, ITR3, TI1F_ED, TI1FP1, TI2FP2, ETRF）。
- 简单路径： TS[2:0]选择的源 (TRGI) -> 触发控制器 -> TRC信号 -> 被CCxS[1:0]=11选中的捕获通道。
为什么这样做？应用场景：
- 测量内部事件间隔： 捕获通道原本用于测量外部引脚信号的边沿间隔。配置为TRC输入后，它可以用来测量内部触发信号的间隔。
- 间接测量外部事件： 例如，将TS[2:0]配置为TI1F_ED（TI1引脚上的任何边沿作为触发源TRGI）。当TI1引脚有边沿时，它会产生TRGI信号，触发控制器输出TRC信号。如果配置一个捕获通道（如CC4）的CCxS=11（输入源选TRC），那么CC4就能捕获到这个TRC信号（即TI1边沿事件）发生的时刻。这样，即使信号没有直接连接到CC4引脚，也能通过TRC间接捕获其时间戳。
- 测量定时器同步/触发事件： 如果TRGI源是另一个定时器的TRGO（TS=ITRx），那么捕获通道可以精确测量主定时器发出触发信号的时间间隔。
- 节省引脚/复杂路由： 当外部信号已经连接到某个输入通道（如TI1），但你想用另一个捕获通道（如CC2）来测量它时，可以通过TS=TI1F_ED + CC2S=11实现，而不需要把物理信号再连到CC2的引脚。

总结： 将捕获通道的输入源配置为TRC，实质上是让捕获通道去“监听”定时器内部触发控制器产生的信号。这个信号源于TS[2:0]选择的触发源（TRGI），使得捕获功能可以脱离外部引脚，用于测量内部事件或间接测量外部事件。

2. TRC信号与无刷电机（BLDC）驱动

在STM32（尤其是带高级定时器TIM1/TIM8的型号）驱动BLDC电机时，触发控制器（TRC是其输出体现）和内部连接扮演着核心角色，主要用于实现基于霍尔传感器的换相。

关键需求：
- BLDC电机需要6步换相。
- 霍尔传感器（通常3个）输出信号（H1, H2, H3）指示转子位置，决定何时切换到下一相。
- 换相点需要精确、低延迟地触发定时器更新PWM输出（改变通道开关状态）。
如何实现（典型方案）：
1. 霍尔信号输入： 将3个霍尔传感器信号连接到定时器的输入通道（通常是TI1, TI2, TI3）。
2. 配置霍尔接口模式：
  - 在TIMx_CR2寄存器中设置TI1S位（有时也叫HALLSEN），将TI1, TI2, TI3配置为组合的霍尔模式输入。
  - 定时器内部硬件会自动解码TI1/TI2/TI3上的信号，生成一个综合的转子位置状态。
3. 霍尔事件作为触发源：
  - 关键点： 每当检测到有效的霍尔传感器信号变化（即转子位置改变，需要换相时），定时器硬件会自动产生一个内部触发信号（TRGI）。这个信号本质上等价于将TS[2:0]配置为TI1F_ED（或类似）产生的效果，但它是霍尔模式特有的硬件行为。
  - 这个触发信号（TRGI）输入到触发控制器。
4. 触发控制器产生TRC并驱动动作：
  - 触发控制器接收到这个代表换相点的TRGI信号。
  - 触发控制器可以配置（通过TIMx_SMCR）在接收到此TRGI时执行特定动作：
    - Slave Mode: Reset Mode (SMS=100): 最常见！收到霍尔触发信号(TRGI)后，定时器计数器立即复位 (CNT=0)。
    - (可选) Gate Mode, Trigger Mode等。
  - 同时，触发控制器会产生TRC信号（作为其活动的输出）。
5. TRC信号触发换相动作：
  - 配置主模式输出 (TIMx_CR2.MMS): 将主模式输出设为Update Event (MMS=010最常见) 或 Enable。
  - 结果： 当触发控制器因霍尔事件产生TRC信号时，它会立刻在TRGO引脚上输出一个更新事件（或使能事件）信号。
  - 级联或自反馈：
    - 这个TRGO信号可以连接到自身定时器的从模式触发输入(TRGI)（如果支持），形成一个闭环。
    - 更常见的是连接到负责产生PWM的定时器（通常是同一个高级定时器本身） 的TRGI输入。
  - 触发PWM更新： 作为“从”的PWM定时器，配置其从模式为Trigger Mode (SMS=110) 或 Reset Mode (SMS=100)。当它收到来自“主”（即它自己或另一个定时器）的TRGO信号（代表换相点）时，它会：
    - 立即复位计数器 (SMS=100): 这确保了PWM波形在新换相周期的精确起点开始。
    - 和/或： 产生一个更新事件（UEV）。这个更新事件是关键！
  - 更新事件加载新PWM参数： 在高级定时器中，更新事件会：
    - 将预装载寄存器（ARR, CCRx）的值更新到影子寄存器。
    - 在BLDC驱动中，预先根据下一个换相状态计算好的PWM占空比、通道极性（有效电平）、通道开关状态（死区控制）、刹车状态等参数，会在更新事件发生时一次性生效！这就是实现无缝、精确换相的核心机制。硬件自动在换相点切换所有PWM设置，避免了软件延迟。
TRC在BLDC驱动中的核心作用：
1. 桥梁： TRC是霍尔传感器事件（转子位置变化）转换为控制PWM定时器立即更新/复位的关键内部信号。
2. 实现硬件自动换相： 通过配置触发控制器和主/从模式，利用TRC信号（最终体现为TRGO），可以在几乎零延迟（硬件自动完成）的情况下，在精确的换相点复位PWM计数器并加载新的预装载值（ARR, CCRx）和配置（CCER, BDTR等），实现平滑、高效的换相。软件只需要在中断中（如捕获中断或更新中断）计算好下一个换相周期的PWM参数并写入预装载寄存器即可。

总结： 在STM32无刷电机驱动中，“TRC”信号（更准确说是触发控制器的输入TRGI和输出TRC/TRGO构成的路径）是实现基于霍尔传感器的硬件自动换相的关键基础设施。它确保了换相动作由硬件在检测到霍尔信号跳变后立即、精确地触发，将PWM输出切换到下一个状态，这是高效可靠驱动BLDC电机的基石。高级定时器的强大之处就在于将这些复杂的联动逻辑用硬件实现。

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