stm32关于影子寄存器、预装载寄存器，TIM_OC1PreloadConfig和TIM_ARRPreloadConfig的作用

 一直没搞清楚stm32定时器的TIM_OC1PreloadConfig、TIM_ARRPreloadConfig函数的作用，影子寄存器、预装载寄存器、重载寄存器的概念。今天来研究一下：

关于影子寄存器、预装载寄存器   

首先看高级定时器的框图：

图1.高级定时器框图

图1中有阴影的小方框(已用红色框标出)，代表该功能对应的寄存器有影子寄存器，也就是：PSC预分频器、自动重装载寄存器、REP寄存器和4个通道的捕获/比较寄存器。

       可以看到这几个寄存器都是经常用到的，而且存在定时器工作过程中修改他们的可能性。在定时器工作过程中修改他们的值，就会出现一个问题了：如果上次ARR的值是200，通道1的比较寄存器CCR1值是100，产生占空比为50%的PWM。这个时候我要改变PWM的频率，我把ARR的值改为100，CCR1的值还没来得及更改，那么占空比肯定就会出问题，所以我就需要让他们同步修改。以前ARR=200，CCR1=100，提高频率后ARR=100，CCR1=50，我需要这两个寄存器的值同步修改，最好还是让他们计数完一个周期后再修改，那么进入下一个周期ARR、CCR1同步修改过去，对PWM的占空比就没有一点影响了。

       为了达到这个目的，就得先用一个寄存器A把修改的值保存好（ARR_A=100，CCR1_A=50），一旦上一个周期结束，给一个信号，立即就把寄存器A的值赋值过去，立即生效，这样就完成了最理想的在定时器运行中修改寄存器的过程。下面对应到stm32中：

       有影子寄存器的寄存器实际上对应了两个寄存器：一个是用户可以写入或读出数据的寄存器，称为preload register(预装载寄存器)，另一个是用户看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器称为shadow register(影子寄存器)。我们修改的定时器周期、预分频系数、通道的比较值等都是修改的表面那个预装载寄存器，要让这个修改起作用，就还要把预装载寄存器的值赋给影子寄存器才行。

       从ARR预装载寄存器传送到影子寄存器，有两种方式，一种是立刻更新，一种是等触发事件之后更新；这两种方式主要取决于寄存器TIMx->CR1中的“APRE”位：

• APRE=0，当ARR值被修改时，同时马上更新影子寄存器的值；
• APRE=1，当ARR值被修改时，必须在下一次事件UEV发生后才能更新影子寄存器的值；

TIM_OC1PreloadConfig和TIM_ARRPreloadConfig的作用

这就是TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);函数的作用：

#define  TIM_CR1_ARPE     ((uint16_t)0x0080)
 
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)
{
  if (NewState != DISABLE)
  {
    TIMx->CR1 |= TIM_CR1_ARPE;
  }
  else
  {
    TIMx->CR1 &= (uint16_t)~((uint16_t)TIM_CR1_ARPE);
  }
}

       4个通道的捕获/比较寄存器也是同样的道理，从CCRx的预装载寄存器传送到影子寄存器由下面的位控制：

TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);函数的作用就是修改这个位：

#define  TIM_CCMR1_OC1PE        ((uint16_t)0x0008)
#define TIM_OCPreload_Enable    ((uint16_t)0x0008)
 
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload)
{
  uint16_t tmpccmr1 = 0;
 
  tmpccmr1 = TIMx->CCMR1;
  tmpccmr1 &= (uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCMR1_OC1PE);
  tmpccmr1 |= TIM_OCPreload;
  TIMx->CCMR1 = tmpccmr1;
}

再给几个时序图：

图2.计数器时序图(当ARPE=0)

1、APRE=0，直接给ARR影子寄存器赋值的情况：

可以看到之前ARR=FF，给ARR赋值为36后，马上就生效了，并在等于36时发生了溢出。

图3.计数器时序图(当ARPE=1)

2、APRE=1，在下一个周期再更新值的情况：

可以看到之前ARR=F5，这个时候修改ARR的值为36，只有表面的重加载寄存器值更改了，真正起作用的影子寄存器并没有更改。等到上一个周期结束，发生更新事件，影子寄存器才更改。