stm32每周学习报告2.0

STM32 通用定时器简介

STM32 的通用定时器是一个通过可编程预分频器（PSC）驱动的 16 位自动装载计数器（CNT）
构成。STM32 的通用定时器可以被用于：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波
形(输出比较和 PWM)等。使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形
周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相
共享的任何资源。

STM32 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括：
1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～
65535 之间的任意数值。
3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
A．输入捕获
B．输出比较
C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
D．单脉冲模式输出
4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外
一个定时器）的同步电路。
5）如下事件发生时产生中断/DMA： A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
C．输入捕获
D．输出比较
E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

通用定时器的寄存器

控制寄存器 1（TIMx_CR1）
该寄存器的各位描述如图所示：
在这里插入图片描述

在本实验中，我们只用到了 TIMx_CR1 的最低位（位 0），也就是计数器使能位，该位必须
置 1，才能让定时器开始计数。

DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）。
该寄存器是一个 16 位的寄存器，其各位描述如图所示：
在这里插入图片描述

这里我们同样仅关心它的最低位，该位是更新中断允许位，本章用到的是定时器的更新中
断，所以该位要设置为 1，来允许由于更新事件所产生的中断。

预分频寄存器（TIMx_PSC）。
该寄存器用设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。该寄存器的各位描述如图所示：
在这里插入图片描述

这里，定时器的时钟来源有 4 个：

1）内部时钟（CK_INT）
2）外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx）
3）外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR）
4）内部触发输入（ITRx）：使用 A 定时器作为 B 定时器的预分频器（A 为 B 提供时钟）。

这些时钟，具体选择哪个可以通过 TIMx_SMCR 寄存器的相关位来设置。这里的 CK_INT
时钟是从 APB1倍频的来的，STM32 中除非APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器TIMx
的时钟是 APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于
APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自 APB1，而是来自 APB2 的。

自动重装载寄存器（TIMx_ARR），该寄存器在物理上实际对应着 2 个寄存器。
一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器在《STM32
参考手册》里面被叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。根据 TIMx_CR1 寄存
器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时 2
者是连通的；而 APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装在寄存器的内容传送到
影子寄存器。
自动重装载寄存器的各位描述如图所示：
在这里插入图片描述

状态寄存器（TIMx_SR）。该寄存器用来标记当前与定时
器相关的各种事件/中断是否发生。该寄存器的各位描述如图所示：
在这里插入图片描述

TIMx_ SR 寄存器，同样只用到了最低位，当计数器 CNT 被重新初始化的时候，产生
更新中断标记，通过这个中断标志位，就可以知道产生中断的类型。

只要对以上几个寄存器进行简单的设置，我们就可以使用通用定时器了，并且可以产生中
断。

我们将使用定时器产生中断，然后在中断服务函数里面翻转 DS1 上的电平，来指示定时器中断的产生。接下来我们以通用定时器 TIM3 为实例，来说明要经过哪些步骤，才能达到这个要求，并产生中断。

1）TIM3 时钟使能。
这里我们通过 APB1ENR 的第 1 位来设置 TIM3 的时钟，因为 Stm32_Clock_Init 函数里面
把APB1的分频设置为2了，所以我们的TIM3时钟就是APB1时钟的2倍，等于系统时钟（72M）。 2）设置 TIM3_ARR 和 TIM3_PSC 的值。
通过这两个寄存器，我们来设置自动重装的值，以及分频系数。这两个参数加上时钟频率
就决定了定时器的溢出时间。
3）设置 TIM3_DIER 允许更新中断。
因为我们要使用 TIM3 的更新中断，所以设置 DIER 的 UIE 位为 1，使能更新中断。
4）允许 TIM3 工作。
光配置好定时器还不行，没有开启定时器，照样不能用。我们在配置完后要开启定时器，
通过 TIM3_CR1 的 CEN 位来设置。
5）TIM3 中断分组设置。
在定时器配置完了之后，因为要产生中断，必不可少的要设置 NVIC 相关寄存器，以使能
TIM3 中断。
6）编写中断服务函数。
在最后，还是要编写定时器中断服务函数，通过该函数来处理定时器产生的相关中断。在
中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。然后执行相关的操作，
我们这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器 SR 的最低位。在处理完中断之后应
该向 TIM3_SR 的最低位写 0，来清除该中断标志。

通过以上几个步骤，我们就可以达到我们的目的了，使用通用定时器的更新中断，来控制
DS1 的亮灭。

以上关于通用定时器的简介节选自《stm32不完全手册》

硬件资源

本实验用到的硬件资源有：
1）指示灯 DS0 和 DS1
2）定时器 TIM3
本实验将通过 TIM3 的中断来控制 DS1 的亮灭

代码设计

常用库函数

定时器参数初始化：

 void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
            
            typedef struct
                        {
                          uint16_t TIM_Prescaler;        
                          uint16_t TIM_CounterMode;     
                          uint16_t TIM_Period;        
                          uint16_t TIM_ClockDivision;  
                          uint8_t TIM_RepetitionCounter;
                        } TIM_TimeBaseInitTypeDef; 
  
             TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4999; 
             TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; 
             TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =   TIM_CKD_DIV1; T
             IM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =   TIM_CounterMode_Up; 
             TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

·定时器使能函数：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

·定时器中断使能函数：

 void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);

状态标志位获取和清除

 FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
                         void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
                         ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
                         void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

定时器中断实现步骤
①使能定时器时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd();
②初始化定时器，配置ARR,PSC
TIM_TimeBaseInit();
③开启定时器中断,配置NVIC
void TIM_ITConfig();
NVIC_Init();
④使能定时器：
TIM_Cmd();
⑤编写中断服务函数
TIMx_IRQHandler();

软件设计我们在之前的工程上面增加。 HARDWARE 文件仅剩：led.c。
首先在 HARDWARE 文件夹下新建 TIMER 的文件夹。然后打开 USER 文件夹下的工程，新建一个 timer.c 的文件和 timer.h 的头文件，保存在 TIMER 文件夹下，并将 TIMER 文件夹加入头文件包含路径。
我们在 timer.c 里输入代码：


#include "timer.h"
#include "led.h"
//定时器 3 中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)
{ 
if(TIM3->SR&0X0001) LED1=!LED1;//溢出中断
TIM3->SR&=~(1<<0);//清除中断标志位
}
//通用定时器 3 中断初始化
//这里时钟选择为 APB1 的 2 倍，而 APB1 为 36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器 3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
RCC->APB1ENR|=1<<1; //TIM3 时钟使能
TIM3->ARR=arr; //设定计数器自动重装值//刚好 1ms 
TIM3->PSC=psc; //预分频器 7200,得到 10Khz 的计数时钟
TIM3->DIER|=1<<0; //允许更新中断
TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器 3
MY_NVIC_Init(1,3,TIM3_IRQn,2);//抢占 1，子优先级 3，组 2 }

该文件下包含一个中断服务函数和一个定时器 3 中断初始化函数，中断服务函数比较简单，
在每次中断后，判断 TIM3 的中断类型，如果中断类型正确，则执行 LED1（DS1）的取反。
TIM3_Int_Init 函数就是执行 5 个步骤，使得 TIM3 开始工作，并开启中断。
该函数的 2 个参数用来设置 TIM3 的溢出时间。因为我们在 Stm32_Clock_Init 函数里面已经初始化 APB1 的时钟为 2 分频，所以 APB1 的时钟为 36M，而从 STM32 的内部时钟树图知：当 APB1 的时钟分频数为 1 的时候，TIM2~7 的时钟为 APB1 的时钟，而如果APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时钟频率将为 APB1 时钟的两倍。
因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值，就可以计算中断时间了。计算公式如下：
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；
其中：
Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz）。
Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。
我们将 timer.c 文件保存，然后加入到 HARDWARE 组下。接下来，在 timer.h 文件里，我
们输入如下代码：


#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif

最后，我们在主程序里面输入如下代码：


int main(void)
{
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
delay_init(72); //延时初始化
uart_init(72,9600); //串口初始化
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
TIM3_Int_Init(4999,7199); //10Khz 的计数频率，计数到 4999+1 为 500ms 
while(1)
{
LED0=!LED0;
delay_ms(200);
} }

此段代码对 TIM3 进行初始化之后，进入死循环等待 TIM3
溢出中断，当 TIM3_CNT 的值等于 TIM3_ARR 的值的时候，就会产生 TIM3 的更新中断，然
后在中断里面取反 LED1，TIM3_CNT 再从 0 开始计数。

运行结果验证

DS0 不停闪烁（每 400ms 闪烁一次），而 DS1
也是不停的闪烁，但是闪烁时间较 DS0 慢（1s 一次）。