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STM32F103基本定时器
定时器分类 STM32F1 系列中,除了互联型的产品,有 8 个定时器,分为基本定时器,通用定时器和高级定时器。 基本定时器 TIM6 和 TIM7是一个 16 位的只能向上计数的定时器,只能定时,没有外部 IO。 通用定时器 TIM2/3/4/5 是一个 16位的可以向上/下计数的定时器,可以定时,可以输出比较,可以输入捕捉,每个定时器有四个外部 IO。 高级定时器 TIM1/8是一个16位的可以向上/下计数的定时器,可以定时,可以输出比较,可以输入捕捉,还可以有三相电机互补输出信号,每个定时器有 8 个外部 IO。 基本定时器功能框图 基本定时器的核心是时基,不仅基本定时器有,通用定时器和高级定时器也有。学习定时器时,我们先从简单的基本定时器学起,到了后面的通用和高级定时器的学习中,我们直接跳过时基部分的讲解即可。 1.①时钟源 定时器时钟 TIMxCLK,即内部时钟 CK_INT,经 APB1 预分频器后分频提供,如果APB1 预分频系数等于 1,则频率不变,否则频率乘以 2,库函数中 APB1 预分频的系数是 2,即 PCLK1=36M,所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M。 2. ②计数器时钟 定时器时钟经过 PSC 预分频器之后,即 CK_CNT,用来驱动计数器计数。PSC 是一个16 位的预分频器,可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。具体计算方式为:CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)。 3. ③计数器 计数器 CNT 是一个 16 位的计数器,只能往上计数,最大计数值为65535。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生更新事件,并清零从头开始计数。 4. ④自动重装载寄存器 自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器,这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候,如果使能了中断的话,定时器就产生溢出中断。 5. 定时时间的计算 定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在 CK_CNT 的驱动下,计一个数的时间则是 CK_CLK 的倒数,等于:1/(TIMxCLK/(PSC+1)),产生一次中断的时间则等于:1/(CK_CLK * ARR)。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time,用来 记 录 中 断的 次 数,那 么 就 可 以计 算 出我们 需 要 的 定时 时 间等于 :1/CK_CLK *(ARR+1)*time。 定时器初始化结构体详解 在标准库函数头文件 stm32f1xx_tim.h 中对定时器外设建立了四个初始化结构体,基本定时器只用到其中一个即 TIM_TimeBaseInitTypeDef。 typedef struct { uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器 uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式 uint32_t TIM_Period; // 定时器周期 uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频 uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器 } TIM_TimeBaseInitTypeDef; (1) TIM_Prescaler:定时器预分频器设置,时钟源经该预分频器才是定时器时钟,它设定TIMx_PSC 寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535,实现 1 至 65536 分频。 (2) TIM_CounterMode:定时器计数方式,可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数,即 TIMx_CNT 只能从 0 开始递增,并且无需初始化。 (3) TIM_Period:定时器周期,实际就是设定自动重载寄存器的值,在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为 0 至 65535。 (4) TIM_ClockDivision:时钟分频,设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比,基本定时器没有此功能,不用设置。 (5) TIM_RepetitionCounter:重复计数器,属于高级控制寄存器专用寄存器位,利用它可以非常容易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。 虽然定时器基本初始化结构体有 5 个成员,但对于基本定时器只需设置其中两个就可以,想想使用基本定时器就是简单。 基本定时器定时实验 硬件设计 利用基本定时器 TIM6/7 定时 1s,1s 时间到 LED 翻转一次。基本定时器是单片机内部的资源,没有外部 IO,只需要一个 LED 。 软件设计 这里只讲解核心的部分代码,有些变量的设置,头文件的包含等并没有涉及到。我们编写两个定时器驱动文件,bTiMbase.h 和TiMbase.h,用来配置定时器中断优先级和和初始化定时器。 编程要点 (1) 开定时器时钟 TIMx_CLK, x[6,7]; (2) 初始化时基初始化结构体; (3) 使能 TIMx, x[6,7] update 中断; (4) 打开定时器; (5) 编写中断服务程序 通用定时器和高级定时器的定时编程要点跟基本定时器差不多,只是还要再选择下计数器的计数模式,是向上还是向下。因为基本定时器只能向上计数,且没有配置计数模式的寄存器,默认是向上。 软件分析 基本定时器宏定义 /*********************基本定时器 TIM 参数定义,只限 TIM6、7************/ #define BASIC_TIM6 // 如果使用TIM7注释掉这个宏定义 #ifdef BASIC_TIM6 // 使用TIM6 #define BASIC_TIM TIM6 #define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM6 #define BASIC_TIM_IRQ TIM6_IRQn #define BASIC_TIM_IRQHandler TIM6_IRQHandler #else#define BASIC_TIM TIM7 #define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM7 #define BASIC_TIM_IRQ TIM7_IRQn #define BASIC_TIM_IRQHandler TIM7_IRQHandler #endif 基本定时器有 TIM6 和 TIM7,我们可以有选择的使用,为了提高代码的可移植性,我们把当需要修改定时器时需要修改的代码定义成宏,默认使用的是定时器 6,如果想修改成定时器 7,只需要把宏 BASIC_TIM6 注释掉即可。 基本定时器配置 /*============================================================================== * 函 数 名: TIMx_Config(void) * 功能描述: TIMx,x[6,7]中断配置 * 调用方法:===============================================================================*/ void BASIC_TIM_Config(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE); //开启TIMx_CLK,x[6,7],即内部时钟CK_INT=72M TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period=1000; //自动重装载寄存器周的值(计数值) //累计 TIM_Period个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure. TIM_Prescaler= 71; //时钟预分频数为71,则驱动计数器的时钟CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M // 时钟分频因子 ,基本定时器没有用到,不用管 //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 计数器计数模式,基本定时器只能向上计数,没有计数模式的设置 //TIM_TimeBaseStructure. TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重复计数器的值,基本定时器没有,不用管 //TIM_TimeBaseStructure. TIM_RepetitionCounter=0; TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化定时器TIMx, x[6,7] TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update); //清除计数器中断标志位 TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE); //开启计数器中断 TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE); //使能计数器 //暂时关闭TIMx,x[6,7]的时钟,等待使用 BASIC_TIM_APBxClock_FUN (BASIC_TIM_CLK, DISABLE); } 我们把定时器设置自动重装载寄存器 ARR 的值为 1000,设置时钟预分频器为 71,则驱动计数器的时钟:CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M,则计数器计数一次的时间等于:1/CK_CNT=1us,当计数器计数到 ARR 的值 1000 时,产生一次中断,则中断一次的时间为:1/CK_CNT*ARR=1ms。在初始化定时器的时候,我们定义了一个结构体:TIM_TimeBaseInitTypeDef,TIM_TimeBaseInitTypeDef 结构体里面有 5 个成员,TIM6 和 TIM7 的寄存器里面只有TIM_Prescaler 和 TIM_Period,另外三个成员基本定时器是没有的,所以使用 TIM6 和TIM7 的时候只需初始化这两个成员即可, 另外三个成员是通用定时器和高级定时器才有。 定时器中断优先级配置 /*==============================================================================* 函 数 名: BASIC_TIM_NVIC_Config(void)* 功能描述: TIMx,x[6,7]中断优先级配置* 调用方法:===============================================================================*/ void BASIC_TIM_NVIC_Config(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 设置中断组为0 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); // 设置中断来源 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ; // 设置主优先级为 0 NVIC_InitStructure. NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 设置抢占优先级为3 NVIC_InitStructure. NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_InitStructure. NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } 我们设置中断分组为 0,主优先级为 0,抢占优先级为 3。 定时器中断服务程序 void BASIC_TIM_IRQHandler (void) { if ( TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET ) { time++; TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update); } } 定时器中断一次的时间是 1ms,我们定义一个全局变量 time,每当进一次中断的 时候,让 time 来记录进入中断的次数。如果我们想实现一个 1s 的定时,我们只需要判断 time 是否等于 1000 即可,1000 个 1ms 就是 1s。然后把 time 清 0,重新计数,以此循环往复。在中断服务程序的最后,要把相应的中断标志位清除掉。 主函数 int main(void) { /* led 端口配置 */ LED_GPIO_Config(); /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 定时配置 */ BASIC_TIM_Config(); /* 配置基本定时器 TIMx,x[6,7]的中断优先级 */ BASIC_TIM_NVIC_Config(); /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 重新开时钟,开始计时 */ BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE); while (1) { if ( time == 1000 ) /* 1000 * 1 ms = 1s 时间到 */ { time = 0; /* LED1 取反 */ LED1_TOGGLE; } } } 主函数做一些必须的初始化,然后在一个死循环中不断的判断 time 的值,time 的值在定时器中断改变,每加一次表示定时器过了 1ms,当 time 等于 1000 时,1s 时间到,LED1翻转一次,并把 time 清 0。 |
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