十七:STM32定时器的精彩之旅

目录

学习目标

内容

简介

定时器分类

定时器功能介绍

计时器模式

工作过程

内部时钟选择

寄存器

配置

代码

总结 


学习目标

        本节内容我们来介绍一下有关定时器的知识,其实这个定时器,和我们日常接触的定时器没有什么区别,都是到了一定的时间就去做指定的事情。和51单片机的定时器也没有很大区别,就是数量和功能明显变多了许多,那我们就开始吧!

内容

简介

        STM32F4 的定时器功能十分强大,有 TIME1 和 TIME8 等高级定时器,也有 TIME2~TIME5,TIM9~TIM14 等通用定时器,还有 TIME6 和 TIME7 等基本定时器,总共达 14 个定时器之多。我们今天就只介绍一下通用定时器,日后要用到其他定时器的话再来介绍。

定时器分类

        因为 STM32F4 的定时器非常之多,所以对定时器做了一个分类,分为高级定时器、通用定时器和基本定时器,其中通用定时器还细分了三类,都有各自的特点(功能逐渐变少),具体的功能如下,就不一一介绍了。(计数器模式到后面进行介绍)

定时器功能介绍

STM3 的通用 TIMx (TIM2~TIM5 和 TIM9~TIM14)定时器功能包括:

        1)16 位/32 位(仅 TIM2 和 TIM5)向上、向下、向上/向下自动装载计数器(TIMx_CNT),注意:TIM9~TIM14 只支持向上(递增)计数方式。

        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,TIM9~TIM14 最多 2 个通道),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) ,注意:TIM9~TIM14 不支持中间对齐模式

                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(TIM9~TIM14 不支持 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(TIM9~TIM14 不支持)

                F.触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理(TIM9~TIM14 不支持)

        这么多的功能,我也没有一一使用过,我们今天只使用简单的计数和中断功能,也是51单片机中的基本功能。剩下的功能后面慢慢介绍。 

计时器模式

通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。

  1. 向上计数模式:计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR),然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
  2. 向下计数模式:计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0,然后从自动装入的值重新开始,并产生一个计数器向下溢出事件。
  3. 中央对齐模式(向上/向下计数):计数器从0开始计数到自动装入的值-1,产生一个计数器溢出事件,然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件;然后再从0开始重新计数。

        我们通俗一点来理解,以加载值为100为例子,向上计数模式就是从0数到100,产生一个信号,再次从0开始;向下计数模式就是从100数到0,产生一个信号,再次从100开始;而中央对齐,就是从0数到99,产生一个信号,再由99数到1,产生一个信号。再放一张图来给大家看一下。

        我们简单介绍一下向上计数模式的工作方式。 首先,需要使能(CNT_EN),然后计数器递增,直到设置的值,然后事件更新,中断标志也随着更新了。

工作过程

        这就是通用定时器的工作框图,每个部分的功能我都用不同颜色框选了起来,并在旁边写了一下功能,值得一说的是,关于时钟源的产生,通用定时器有四种方式。

  1. 内部时钟
  2. 外部引脚
  3. 内部触发输入口
  4. 外部通道 

 

内部时钟选择

        这边我们接入的是APB1时钟,是系统时钟通过4分频得到的。系统时钟是168M,所以APB1时钟就是42M的。而除非APB1的分频系数是1,否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。所以CK_INT 就是82M的。

 

寄存器

        还是之前一样,寄存器部分我们不做详细介绍。 感兴趣同学可以自己去查看手册。

配置

        我们来介绍一下有关库函数配置的过程:

  • TIM3 时钟使能,我们需要使能APB1总线,所用函数如下所示:
  • void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState); ///使能 TIM3 时钟
  • 初始化定时器参数,设置自动重装值,分频系数,计数方式等,这个是通过初始化函数来实现的,如下所示:
  • TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//这个需要配置一下这个结构体
    void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)
    
  • 设置 TIM3_DIER 允许更新中断。
  • void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)
    
  • TIM3 中断优先级设置。
  • // 这个在中断介绍过,就不再介绍了
  • 允许 TIM3 工作,也就是使能 TIM3。
  • void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)
  • 编写中断服务函数。
  • // 这个是函数名,中断函数里的东西自己配置
    void TIM3_IRQHandler(void)

    代码

    #include "timer.h"
    #include "led.h" 
    
    //通用定时器3中断初始化
    void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
    {
    	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    	
    	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);  ///使能TIM3时钟 
    	
    	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
    	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr ;//arr:自动重装值。
    	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc ;//psc:时钟预分频数
    	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化TIM3
    	
    	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //允许定时器3更新中断
    
    	
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定时器3中断
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级1
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子优先级3
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    	
    	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //使能定时器3
    }
    
    //定时器3中断服务函数
    void TIM3_IRQHandler(void)
    {
    	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) != RESET) //溢出中断
    	{
    		LED0=!LED0;//LED0翻转
    	}
    	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位
    }

    #include "sys.h"
    #include "delay.h"
    #include "usart.h"
    #include "led.h"
    #include "timer.h"
    
    int main(void)
    { 
    	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    	delay_init(168);  //初始化延时函数
    	LED_Init();				//初始化LED端口
        LED1= 0;
     	TIM3_Int_Init(5000-1,8400-1);	//定时器时钟84M,分频系数8400,所以84M/8400=10Khz的计数频率,计数5000次为500ms     
    	while(1)
    	{
    		LED1=!LED1;//LED1翻转
    		delay_ms(500);//延时200ms
    	};
    }

    总结 

            本章讲解的是定时器的基础用法, 和之前51单片机类似,不过还是希望能够帮助到大家,谢谢各位的观看!

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