代码收藏家 【STM32嵌入式系统设计与开发】- 定时器中断实验（9Timer）
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STM32资料包：
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一、任务描述
二、任务实施
观察电路图:
TXD(底板) ————————> PA10
RXD(底板) ————————> PA9
使用USB-AB型数据线，连接15核心板USB口,串口发送接收到的数据。
1、ActiveBeep工程文件夹创建
步骤1：复制工程模板“1_Template”重命名为“7_Timer”。
步骤2：修改项目工程名，先删除projects文件夹内除了Template.uvprojx文件外的所有内容并修改为“Timer.uvprojx”。并删除output/obj和output/lst中的所有文件。
步骤3：运行“Timer.uvprojx”打开目标选项“Options for Target”中的“Output”输出文件，并修改可执行文件名称为“Usart”点击“OK”保存设置。最后点击“Rebuild”编译该工程生成Usart文件。
步骤4：复制“2_LEDTest”中的"1_LED"文件复制到hardware中。
步骤6：工程组文件中添加“led.c”和“ActiveBeep.c”文件。
步骤7：目标选项添加添加头文件路径。
2、函数编辑
（1）主函数编辑
连接15核心板USB口,串口发送接收到的数据，串口助手发送一段数据帧，判断数据帧后返回相应数据。
步骤1：端口初始化准备
//定义变量
uint32_t temp=0,t = 0, x = 0,r = 0;
//函数初始化，端口准备
delay_init(); //启动滴答定时器
usart1_init(9600); //USART1初始化
SystemTinerInit(1000-1,7200-1); //系统时间初始化 定时100ms
步骤2：实现一个简单的计时器，并在每秒打印一次计时信息。利用LED状态的改变来指示系统正在运行。
printf("初始化成功！\r\n");
while(1)
{
/* 如果定时器超时5秒，交替翻转LED状态 */
if(WaitTimerOut(5))
LED = !LED;
/* 获取系统时间并检查是否刚好过了1秒 */
temp = GetSystemTimer() % 10;
if((temp == 0) && (!t)) {
t = 1;
r = 1;
}
/* 如果不到1秒，将t重置为0 */
if(temp != 0)
t = 0;
/* 如果r为真，则打印一次 */
if(r) {
x += 1;
r = 0;
printf("计时第 %d 秒！\r\n", x);
}
}
（2）USART1初始化函数(usart1_init())
配置了 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXD，并配置了 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXD。并配置了 USART1 的参数，包括波特率、数据位长度、停止位数、校验位、硬件流控制和工作模式。
/*********************************************************************
@Function : USART1初始化
@Parameter : bound : 波特率
@Return : N/A
**********************************************************************/
void usart1_init(uint32_t bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义 GPIO 初始化结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 定义 USART 初始化结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 定义 NVIC 初始化结构体
/* 时钟使能：启用 USART1 和 GPIOA 的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
/* 引脚复用配置 */
// 配置 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 设置 GPIO 端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置 GPIO 速度
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 设置 GPIO 模式为复用推挽
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化 GPIO
// 配置 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // 设置 GPIO 端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 设置 GPIO 模式为浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化 GPIO
/* NVIC 中断配置 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; // 设置中断通道为 USART1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 设置抢占优先级为3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; // 设置子优先级为3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 初始化 NVIC
/* USART1 配置 */
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; // 设置波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 设置数据位长度为8位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 设置停止位为1位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 设置校验位为无校验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 设置硬件流控制为无
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 设置工作模式为接收和发送
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 初始化 USART1
/*中断配置*/
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //开接受中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE); //开空闲中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE); //开发送中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //启用USART1
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = SET; //置位发送允许标志
}
（3）USART数据发送函数（ USART1_Send_Data（））
初始化PD14端口，并为推挽输出。
/*********************************************************************
@Function : USART数据发送函数
@Parameter : Data ：要发送的数据缓存.
Lenth ：发送长度
@Return : 发送状态 1 ：失败 0 ：成功
**********************************************************************/
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth)
{
uint8_t uNum = 0;
if(USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State == 1) //判断发送标志位是否置1
{
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 0; //将发送标志位清零，表示数据已经成功放入缓存，等待发送
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len = Lenth; //获取需要发送的数据的长度
for(uNum = 0;uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len;uNum ++) //将需要发送的数据放入发送缓存
{
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[uNum] = Data[uNum];
}
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE); //数据放入缓存后打开发送中断，数据自动发送
}
return USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State; //返回放数据的状态值，为1表示发送失败，为0表示发送成功了
}
（4）USART数据发送函数（ USART1_IRQHandler(））
/*********************************************************************
@Function : USART1中断服务函数
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t Clear = Clear; // 定义清除标志的变量，并初始化为自身
static uint8_t uNum = 0; // 静态变量，用于循环计数
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET) // 判断读数据寄存器是否为非空
{
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); // 清零读数据寄存器，其实硬件也可以自动清零
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num ++] = \
(uint16_t)(USART1->DR & 0x01FF); // 将接收到的数据存入接收缓冲区
(USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num) &= 0xFF; // 防止缓冲区溢出
}
else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET) // 检测空闲
{
Clear = USART1 -> SR; // 读SR位
Clear = USART1 -> DR; // 读DR位，
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num; // 获取数据长度
for(uNum = 0; uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len; uNum ++)
{
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Data[uNum] = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[uNum]; // 将接收到的数据复制到接收数据缓冲区
}
USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num = 0; // 清空接收计数器
USART_DataTypeStr.Usart_Rc_State = 1; // 数据读取标志位置1，读取串口数据
}
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_TXE) != RESET) // 判断发送寄存器是否为非空
{
USART1->DR = \
((USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num ++]) & (uint16_t)0x01FF); // 发送数据
(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num) &= 0xFF; // 防止缓冲区溢出
if(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num >= USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len)
{
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,DISABLE); // 发送完数据，关闭发送中断
USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num = 0; // 清空发送计数器
USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 1; // 发送标志置1，可以继续发送数据了
}
}
}
（5）系统时间初始化函数（ SystemTinerInit(））
Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us，Ft=定时器工作频率,单位:Mhz；初始化TIM3定时器，配置定时器的周期值、预分频值、计数模式等参数，并使能定时器及其中断
/*********************************************************************
@Function : 系统时间初始化
@Parameter : arr：自动重装值。
psc：时钟预分频数
@Return : N/A
@Read ：Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us，Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
**********************************************************************/
void SystemTinerInit(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 定义TIM基本参数结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 定义中断优先级配置结构体
/* 时钟使能 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 使能TIM3时钟
/* TIM配置 */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; // 设置定时器的周期值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; // 设置定时器的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 设置时钟分频因子为1
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 设置计数模式为向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // 初始化TIM3定时器
/* 允许中断 */
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE); // 使能TIM3更新（溢出）中断
/* NVIC 配置 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; // 设置TIM3中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 设置TIM3中断的抢占优先级为0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; // 设置TIM3中断的子优先级为3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能TIM3中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 初始化NVIC
/* 使能TIMx */
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 使能TIM3定时器
}
（6）等待计时函数（ WaitTimerOut(））
定时器超时检测功能，根据传入的参数 gTimer 和系统时钟计数器，判断定时器是否超时，并返回相应的状态。
/*********************************************************************
@Function : 等待计时
@Parameter : gTimer ：等待时间，100ms一个单位
@Return : 1表示超时，0表示未超时
**********************************************************************/
uint8_t WaitTimerOut(uint32_t gTimer)
{
uint32_t GTr = 0; // 定义变量用于存储定时器剩余时间
if(gTimer==0) return 1; // 如果等待时间为0，则直接返回1，表示不等待
GTr = SystemTimer % gTimer; // 计算定时器剩余时间
if((GTr==0) && (!Rti) && (Gti != gTimer)) // 如果定时器剩余时间为0，且上次未检测到超时，并且当前定时器时间不等于上次记录的时间
{
Rti=1; // 设置标志表示检测到定时器超时
Gti = gTimer; // 更新记录的定时器时间
return 1; // 返回1表示超时
}
else if((GTr!=0) && (Rti)) // 如果定时器剩余时间不为0，且上次检测到超时，则将标志置为0
Rti=0;
if(!GetTimer) GetTimer = SystemTimer; // 如果记录定时器开始时间为0，则将其设置为当前系统时间
if(SystemTimer - GetTimer == gTimer) // 如果当前系统时间减去记录的定时器开始时间等于设定的等待时间，则返回1表示超时
{
GetTimer = 0; // 将记录的定时器开始时间清零，准备下一次记录
return 1; // 返回1表示超时
}
return 0; // 返回0表示未超时
}
（7）系统时间定时器中断服务函数（ TIM3_IRQHandler(））
实现TIM3定时器的中断服务程序，每次定时器溢出时，增加 SystemTimer 计数值，并在计数到60时归零，同时清除中断标志位。
/*********************************************************************
@Function : 系统时间定时器中断服务函数
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
void TIM3_IRQHandler(void)
{
// 检查定时器更新中断是否触发
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET) // 溢出中断
{
SystemTimer++; // 系统时间计数器加1
if(SystemTimer == 60) // 如果系统时间计数器达到60，则重置为0，并且清零记录的定时器开始时间
{
SystemTimer = 0;
GetTimer = 0;
}
}
// 清除定时器更新中断标志位
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); // 清除中断标志位
}
（8）获取系统计时时间函数（ GetSystemTimer(））
/*********************************************************************
@Function : 获取系统计时时间
@Parameter : N/A
@Return : N/A
**********************************************************************/
uint32_t GetSystemTimer(void)
{
return SystemTimer;
}
3、宏定义
步骤1：主函数添加所需的led，主源文件部分报错消失
/***********Hardweare***************/
#include "led.h"
步骤2：添加宏定义
#define USART_RX_LEN 200 // 接收缓冲区最大长度
#define USART_TX_LEN 200 // 发送缓冲区最大长度
#define UART_NUM 10 // 串口结构体最大对象数量
步骤3：添加函数声明
void usart1_init(uint32_t bound);
extern USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr;
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth);
步骤4：添加数据类型和宏的头文件
//定义串口数据结构体
typedef struct USART_DataType
{
uint8_t Usart_Rx_Len; // 接收缓冲区长度
uint8_t Usart_Tx_Len; // 发送缓冲区长度
uint8_t Usart_Rx_Num; // 接收数据计数
uint8_t Usart_Tx_Num; // 发送数据计数
uint8_t Usart_Rc_State; // 接收状态标志位
uint8_t Usart_Tc_State; // 发送状态标志位
char Usart_Rx_Buffer[USART_RX_LEN]; // 接收缓冲区
char Usart_Tx_Buffer[USART_TX_LEN]; // 发送缓冲区
char Usart_Rx_Data[USART_RX_LEN]; // 接收数据
char Usart_Tx_Data[USART_TX_LEN]; // 发送数据
} USART_DataTypeDef;
步骤5：定义一个串口数组变量
USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr={0};
定时器宏定义
步骤1：创建一个宏定义保护
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#endif
步骤2：添加函数声明
void SystemTinerInit(uint16_t arr,uint16_t psc);//系统时间初始化函数
uint32_t GetSystemTimer(void); //获取系统计时时间函数
uint8_t WaitTimerOut(uint32_t gTimer); //等待计时函数
步骤3：添加数据类型和宏的头文件
#include <stdint.h>
4、知识链接
（1）不同类型的定时器模块
高级、通用和基本定时器是指在STM32微控制器中的不同类型的定时器模块。
（2）计数器模式
定时器的计数器模式是指定时器以特定时钟频率不断递增计数，当计数值达到预设的值时触发中断或者执行特定的操作。
（3）STM32中断
使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级
5、工程测试
作者：iot鑫鹏
