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STM32定时器学习总结

文章目录

  • 一、STM32定时器是什么？
  • 二、STM32定时器的功能
  • 1.计时&&中断
  • 2. PWM产生
  • 3.输入捕获
  • 三、总结

    • 一、STM32定时器是什么？

    定时器顾名思义就是可以用来定时的，我们可以设置想要的定时时间，然后去做很多事情。STM32的定时器功能很强大，可以用来定时、计数、PWM产生、输入捕获以及定时器中断等。下面就一一介绍一下这些功能。

    二、STM32定时器的功能

    1.计时&&中断

    定时器的计数和定时器的定时功能息息相关，我个人理解为控制计数的数量来控制定时的时间，由于定时器的计数频率和计数量可调，所以可以控制定时器的计时时间。
    计数频率和系统时钟、重装载值（arr）和预分频系数（psc）有关。系统时钟在前面关于时钟的学习总结中已经讲解，我们会在主函数的最开始设置系统时钟，STM32单片机的时钟一般设置为最高的72M。预分频系数是指系统时钟经过几分频作为定时器的时钟，预分频系数设置为0的时候就是1分频，也就是不分频，设置为1时候是2分频，3的时候就是4分频，4的时候…总的来说就是PSC+1倍分频。 最大重装载值就是定时器的最大计数值，STM32定时器有一个十六位的计数寄存器，最大计数值就是65535。每次配置定时器都要设置arr和psc，下面给出一段定时器配置的程序。

    	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//定时器初始化，配置参数

    这段程序中，预分频系数和最大重装载值在调用定时器初始化函数时设置。
    这里顺便说一下定时器初始化结构体中的几个常用成员的含义。

  • TIM_ClockDivision 定时器时钟分频因子ClockDivision是决定数字滤波器采样频率的参数，之后的输入捕获会用到这个
  • TIM_CounterMode 定时器的计数方式，可以选择向上计数还是向下计数
  • TIM_Period 最大重装载值
  • TIM_Prescaler 预分频系数

    • 和定时器计时功能关系密切的还有一个功能，那就是定时器中断。定时器中断就是在定时器的计数值达到想要的最大计数值时（可以理解为爆表），也就是想要的计时时间后，进入一次中断，在中断中执行特定的代码。
    话不多说，还是通过程序来看定时器中断的配置

    void TIM2_Int_Init(u16 arr,u16 psc)//定时器2中断初始化  arr为重装载值 psc为分频系数 主函数要进行中断分组
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//定时器时钟使能
	
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//定时器初始化，配置参数
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//设置更新中断
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//使能TIM2定时器
}

    在这一段程序中，设置了定时器的计数时间，中断的触发方式（更新中断，也就是爆表），以及中断的优先级，以及最重要的使能中断。
    有中断就肯定要有中断服务函数

    void TIM2_IRQHandler()//定时器中断服务函数
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}
  • 设置定时器的时基参数
  • 设置定时器更新中断
  • 设置中断参数，包括优先级，中断使能等
  • 使能定时器
  • 编写中断服务函数，在启动文件中找固定的中断向量

    • 2. PWM产生

    利用定时器的输出比较可以产生PWM波，PWM是控制电机速度必不可少的一个东西。STM32一个定时器有四个通道，总共可以产生四路PWM，我们在设置产生PWM时除了要设置基本的定时器的分频系数和重装载值之外，还要设置产生PWM的通道的参数以及调用相关的使能函数。下面还是通过一段程序来展示怎么设置产生PWM。

    void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) // 定时器3 通道2和通道1、3、4输出两路PWM波
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能定时器时钟和GPIO时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能定时器时钟和GPIO时钟
	

	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//配置其为复用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//配置PA6,PA7口
	
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化定时器
	
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//配置定时器输出通道1
	
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//配置定时器输出通道2
	
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能重装载寄存器
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能重装载寄存器
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能整个TIM3
}

    在这段程序中，设置了定时器的计数周期和通道1和通道2的输出参数并在其他地方调用输出比较函数产生PWM。

    代码如下

    	TIM3_PWM_Init(20000-1,72-1);
	TIM_SetCompare1(TIM3,10000);//PID算法实现;
	TIM_SetCompare2(TIM3,10000);//PID算法实现;

    这样就可以产生PWM波了！
    我们总结一下PWM波的设置步骤

  • 使能相关定时器时钟和GPIO时钟
  • 设置GPIO为推挽复用输出（不是用作普通的IO）
  • 设置定时器的时基参数
  • 设置定时器输出通道的参数
  • 使能定时器
  • 设置输出比较值，产生PWM

    • 3.输入捕获

    输入捕获也是定时器的一大功能之一，他可以测量脉冲数量和高电平以及低电平时间，话不多说，马上上程序。

    	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
	
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStruct);
	
		TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01 	选择输入端 IC1映射到TI1上
  	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	//上升沿捕获
  	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
  	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	 //配置输入分频,不分频 
  	TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
  	TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
	
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;  //TIM5中断
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级2级
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //从优先级0级
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
		NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器 
		
		TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断	
		
		TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); 	//使能定时器5

    设置输入捕获的关键在于输入捕获初始化函数——TIM_ICInit，例程中设置了捕获通道一的上升沿。除此之外，还设置了捕获中断，在中断服务函数中计算高电平时间。代码如下

    void TIM5_IRQHandler()
{
	 	if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获	
	{	  
		if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
		 
		{	    
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
			{
				if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
				{
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
				}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
			}	 
		}
	if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
		{	
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)		//捕获到一个下降沿 		
			{	  			
				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获到一次上升沿
				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
		   		TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
			}else  								//还未开始,第一次捕获上升沿
			{
				TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;			//清空
				TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
	 			TIM_SetCounter(TIM5,0);
				TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;		//标记捕获到了上升沿
		   		TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);		//CC1P=1 设置为下降沿捕获
			}		    
		}
	}		
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

    三、总结

    定时器的功能非常强大，而且比较复杂，我们可以看出，不管是定时器中断还是产生PWM亦或是输入捕获，都要设置定时器的基本参数，arr和psc以及时钟分频，然后再设置相关的参数，如中断优先级、输入捕获参数、输出比较参数以及使能，这些步骤都是必不可少的，所以我们在使用定时器时一定要细心，否则找错误很麻烦。今天关于定时器的学习总结就写到这里，有错误的地方，请各位在评论区批评指正。

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