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STM32通用定时器原理及编程

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gaosmile 发布时间:2020-3-6 19:53

01STM32通用定时器原理   
STM32 系列的CPU,有多达8个定时器,其中TIM1和TIM8是能够产生三对PWM互补输出的高级定时器,常用于三相电机的驱动,它们的时钟由APB2的输出产生。其它6个为普通定时器,时钟由APB1的输出产生。
微信图片_20200306194809.jpg

下面以通用定时器2的时钟说明这个倍频器的作用:当APB1的预分频系数为1时,这个倍频器不起作用,定时器的时钟频率等于APB1的频率;当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时,这个倍频器起作用,定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。

可能有同学还是有点不理解,OK,我们举一个例子说明。假定AHB=36MHz,因为APB1允许的最大频率为36MHz,所以APB1的预分频系数可以取任意数值;

当预分频系数=1时,APB1=36MHz,TIM2~7的时钟频率=36MHz(倍频器不起作用);

当预分频系数=2时,APB1=18MHz,在倍频器的作用下,TIM2~7的时钟频率=36MHz。

有人会问,既然需要TIM2~7的时钟频率=36MHz,为什么不直接取APB1的预分频系数=1?

答案是:APB1不但要为TIM2~7提供时钟,而且还要为其它外设提供时钟;设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时。

再举个例子:当AHB=72MHz时,APB1的预分频系数必须大于2,因为APB1的最大频率只能为36MHz。如果APB1的预分频系数=2,则因为这个倍频器,TIM2~7仍然能够得到72MHz的时钟频率。能够使用更高的时钟频率,无疑提高了定时器的分辨率,这也正是设计这个倍频器的初衷。

02STM32通用定时器编程

定时器编程,就是中断的编程。因为使用定时器必定要使用到中断。
  
步骤一:RCC_Configuration();//设置系统时钟,包括时钟RCC的配置,倍频到72MHZ。

步骤二: GPIO的配置,使用函数为GPIO_cfg();,该函数的实现如下:

void GPIO_cfg()  
{  
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
RCC_APB2Periph_GPIOC |
RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);  
//选择引脚6
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;      
//输出频率最大50MHz            
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed
= GPIO_Speed_50MHz;   
//带上拉电阻输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode
= GPIO_Mode_Out_PP;   
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);  
}  

实际上定时器的讲解,不需要配置GPIO的引脚,只是我们在定时器实验中,使用每隔一秒点亮一次LED灯来做实验,所以需要配置对应GPIO的引脚。
步骤三:嵌套中断控制器的配置,我们照样使用函数NVIC_Config();只是初始化的过程略有不同。这里我们也把函数实现列出来:

从以上函数实现来看,实际上只是改动了结构体成员NVIC_IRQChannel的值,现在需要的通道是TIM2的通道,因此初始化值为TIM2_IRQChannel。从这里也可以看出,这个函数实际上可以看做一个模型,可以拿去别的程序中改动后直接使用。

void NVIC_cfg()  
{  
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  
//选择中断分组1  
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);  
//选择TIM2的中断通道  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel
= TIM2_IRQChannel;      
//抢占式中断优先级设置为0  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  
//响应式中断优先级设置为0  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
//使能中断  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd
= ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
}  

步骤四:定时器的初始化配置,使用Timer_Config(); 。我们来看下实现过程:

TIMER_cfg(); //定时器的配置  
//开启定时器2  
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);  
voidTimer_Config(void)  
{   
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);  
TIM_DeInit(TIM2);
//自动重装载寄存器的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2000-1;  
//时钟预分频数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=(36000-1);
//采样分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;  
//向上计数模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;   
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);  
//清除溢出中断标志  
TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);              
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);  
//开启时钟
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);     
}   

我们每个语句都来解释一下。首先我们想使用定时器,就必须使能定时器的时钟,这就是函数RCC_APB1PeriphClockCmd();,通过它开启 RCC_APB1Periph_TIM2。
TIM_DeInit(TIM2):该函数主要用于复位TIM2定时器,使之进入初始状态。

然后我们对自动重装载寄存器赋值,TIM_Period的大小实际上表示的是需要经过TIM_Period次计数后才会发生一次更新或中断。

接下来需要设置时钟预分频数TIM_Prescaler,这里有一个公式,我们举例来说明:例如时钟频率=72MHZ/(时钟预分频+1)。说明当前设置的这个TIM_Prescaler,直接决定定时器的时钟频率。

通俗点说,就是一秒钟能计数多少次。比如算出来的时钟频率是2000,也就是一秒钟会计数2000次,而此时如果TIM_Period设置为4000,即4000次计数后就会中断一次。由于时钟频率是一秒钟计数2000次,因此只要2秒钟,就会中断一次。

再往后的代码,还有一个需要注意的,TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;就是我们一般采用向上计数模式,即每次计数就会加1,直到寄存器溢出发生中断为止。最后别忘了,需要使能定时器!

发生中断时间
=(TIM_Prescaler+1)* (TIM_Period+1)/FLK

用上述公式可算出:发生中断时间
(2000-1+1)*(36000-1+1)/72000000=1s

步骤五:编写中断服务程序。同样需要注意的,一进入中断服务程序,第一步要做的,就是清除掉中断标志位。由于我们使用的是向上溢出模式,因此使用的函数应该是:TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_FLAG_Update);。

STM32开发板实现的中断服务程序如下:每隔一秒,发生中断时,进入此中断函数执行程序,让LED闪一下,此中断程序所在文件stm32f10x_it.c

void TIM2_IRQHandler(void)  
{  
u8 ReadValue;  
//检测是否发生溢出更新事件
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{  
//清除TIM2的中断待处理位  
<span style="color:#ff0000;">TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_FLAG_Update);
</span>    //UART2_TX485_Puts("123450");  
/*调试定时器测试*/  
ReadValue
= GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_6);
if(ReadValue == 0)   
//若该端口当前为低电平,  
{  
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);
//将其改为高电平输出 ;  
}      
else   //若该端口当前为高电平,  
{
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
//将其改为低电平输出;  
}  
}         
}

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