STM32F103RCT6学习之四:定时器

1.基础

定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断

16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时

不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能

根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

2.定时器中断--1秒

控制LED0闪烁，周期为1S

1)基本配置

因为 $T_{out}=\frac{((ARR+1)X(PSR+1)}{T_{clk}}$ ，有Tclk=72MHz，选择arr=9999，psc=7199,则溢出时间为Tout=1S

2)编辑代码

触发中断时系统会调用定义于stm32f1xx_it.c的void TIM2_IRQHandler(void)；可以看到该中断服务函数又调用定义于stm32f1xx_hal_tim.c中的HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);函数HAL_TIM_IRQHandler(&htim2)又调用回调函数PeriodElapsedCallback(htim)

重定义void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)   //定时器溢出中断
{
    if (htim== &htim2)  //确定是否是定时器2触发中断
    {
			HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);
    }
}

需要在主函数中启动定时器，用函数HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

3)分析

3.输出PWM波--呼吸灯

PWM即脉冲宽度调制，在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域

1)进行基本配置

2)进行编码

int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//启动PWM输出
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  uint16_t pwmVal=0;   //PWM占空比  
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
	  while (pwmVal< 1000)
	  {
		  pwmVal++;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim1, TIM_CHANNEL_1, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  while (pwmVal > 0)
	  {
		  pwmVal--;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim1, TIM_CHANNEL_1, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  HAL_Delay(200); //完全熄灭后，等待200ms
  }

    /* USER CODE BEGIN 3 */
 
  /* USER CODE END 3 */
}

3)分析

4.测量PWM信号的频率及占空比

在定时计数器的输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比
可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

1)进行基本配置

time1测量周期和占空比，用其输出捕获通道1和2

time2、time3分别输出不同频率PWM波

2)进行编码

重定义time1的捕获中断3处理函数，计算频率和占空比

// 捕获值变量
uint32_t IC1Value = 0; // 通道 1 当前捕获值（上升沿）
uint32_t Last_IC1Value = 0; // 通道 1 上一次捕获值（上升沿）
uint32_t IC2Value = 0;  // 通道 2 捕获值（下降沿）
uint32_t Period = 0;    // 周期时间
uint32_t HighTime = 0;  // 高电平时间
uint32_t Frequency = 0; // 计算的 PWM 频率
uint32_t DutyCycle = 0; // 计算的 PWM 占空比

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM1) // 确认是 TIM1
    {
        if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) // 通道 1 上升沿捕获
        {
            Last_IC1Value = IC1Value; // 保存上一次捕获值
            IC1Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); // 当前捕获值

            // 计算周期
            if (IC1Value > Last_IC1Value)
            {
                Period = IC1Value - Last_IC1Value;
            }
            else // 计数器溢出处理
            {
                Period = (htim->Init.Period - Last_IC1Value) + IC1Value + 1;
            }
        }
        else if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2) // 通道 2 下降沿捕获
        {
            IC2Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2); // 捕获值（下降沿）

            // 计算高电平时间
            if (IC2Value > IC1Value)
            {
                HighTime = IC2Value - IC1Value;
            }
            else // 计数器溢出处理
            {
                HighTime = (htim->Init.Period - IC1Value) + IC2Value + 1;
            }

            // 计算频率和占空比
            if (Period != 0) // 避免除零
            {
                Frequency = HAL_RCC_GetPCLK2Freq() / (htim->Init.Prescaler + 1) / Period;
                DutyCycle = (HighTime * 100) / Period;
            }
        }
    }
}

主函数主要是设置time2和time3的参数，并启动输出，以及其他time1

int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM1_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);  //启动PWM输出
	
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim2,TIM_CHANNEL_1,50);  //ARR为100，设置占空比为50%
		
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);  //启动PWM输出
	
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_1,600);  //ARR为1000，设置占空比为60%
	
	HAL_TIM_Base_Start(&htim1);
	
	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_2);	

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    sprintf(massage, "Frequency: %lu Hz, Duty Cycle: %lu%%\r\n", Frequency, DutyCycle);
		
		printf("%s",massage);
		
		
		HAL_Delay(1000); // 每 100 毫秒发送一次
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}