STM32-时钟系统内容概要：

STM32时钟系统概述

SysTick定时器讲解

HAL_Delay()函数的实现

STM32通用定时器介绍

STM32通用定时器实例

STM32时钟系统概述
7 U8 J4 m6 D3 }

内容概要：

时钟系统的概念及意义

常见振荡器介绍

时钟树分析

时钟配置

时钟系统的概念及意义：

" x: ?7 E6 R0 Q  h0 ^

概念：时钟系统是由振荡器（信号源）、定时唤醒器、分频器等组成的电路。常用的信号源有晶体振荡器和RC振荡器。

意义：时钟是嵌入式系统的脉搏，处理器内核在时钟驱动下完成指令执行，状态变换等动作，外设部件在时钟的驱动下完成各种工作，比如串口数据的发送、A/D转换、定时器计数等等。因此时钟对于计算机系统是至关重要的，通常时钟系统出现问题也是致命的，比如振荡器不起振、振荡不稳、停振等。

7 i( L) Z( T& a" L" }; p8 X

常见振荡器简介：

概念：振荡器是用来产生重复电子讯号的电子元件。其构成的电路叫振荡电路，能将直流电转换为具有一定频率交流信号输出的电子电路或装置。

分类：振荡器主要分为RC，LC振荡器和晶体振荡器。RC振荡器是采用RC网络作为选频移相网络的振荡器。LC振荡器是采用LC振荡回路作为移相和选频网络的正反馈振荡器。晶体振荡器的振荡频率受石英晶体控制。

RC振荡器：

RC振荡器是又电阻电容构成的振荡电路，能将直流电转换为具有一定频率交流信号输出的电子电路或装置。

优点：实现的成本比较低，毕竟就是一个电阻电容

缺点：由于电阻电容的精度问题所以RC振荡器的震荡频率会有误差，同时受到温度、湿度的影响

晶体振荡器：

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

优点：相对来说震荡频率一般都比较稳定,同时精度也较高

缺点：就是价格要稍微高点了，还有用晶体振荡器一般还需要接两个15-33pF起振电容

- h5 X. U/ ^" o: s. h/ s2 z

4 h  ~, ]& m& E$ H6 h

STM32F0时钟源介绍：

STM32 中有四个时钟源：

    HSI：高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz；

    HSE：高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz

    LSI：低速内部时钟，RC振荡器，频率为40KHz。独立看门狗时钟源只能是这个，还可做RTC时钟源

    LSE：低速外部时钟，接32.768KHz的石英晶体。这个主要是RTC的时钟源

& r6 U2 q& {! c% |5 m

STM32 时钟树的分析：

8 _( g1 o, U4 s( P% p! y

复位和时钟控制 (RCC)：

6 \9 q; j% J1 U4 o: I9 E

STM32Cubemx配置时钟：

# x6 }  d! Z& }6 Y" V

SystemInit () 系统时钟初始化：

void SystemInit(void)

System_stm32f0xx.c中定义，在系统启动之后，程序会先执行 HAL 库定义的 SystemInit 函数，进行系统一些初始化配置，复位 RCC 时钟配置为默认复位值（默认开启 HSI）

void SystemClock_Config(void)

在main.c中定义，实现时钟的具体配置，配置PLL, 配置AHB和HPB的时钟

( O: S1 x) |/ b! J1 r

SysTick定时器讲解
& f# t! K4 P0 \" T0 A: c

内容概要：

SysTick定时器简介

SysTick定时器工作原理分析

SysTick寄存器

SysTick定时器使用实例

SysTick定时器简介：

概念：

    定时器，能够定时、计数的器件称为定时器。

    SysTick,  称作系统滴答定时器，简称滴答定时器。是一个定时设备，位于Cortex-M0内核中，可以对输入的时钟进行计数，当然，如果时钟信号是周期性的，计数也就是计时。

    系统定时器一般用于操作系统，用于产生时基，维持操作系统的心跳。根据这个中断，系统就可以实现时间片的计算从而切换进程。

工作原理：滴答定时器是一个24位定时器，也就是最多能计数2^24。在使用的时候，我们一般给计数器送一个初始的计数值，计数器向下计数，每来一个时钟信号，计数初值就减一，计数值减到0的时候，就会发出一次中断。然后重新从计数初值再减一计数，循环不断。

SysTick定时器工作原理图：

! x; b& s+ L2 m: H0 ]
( o4 e6 k2 y; g: F' N

SysTick寄存器：

4 A0 W2 Q/ Q- t/ |3 |  ~$ m

; K& i( q) @( J: u7 e5 a
+ M  i0 y8 a; R4 r, k6 }

SysTick定时器初始化：

Main中已经实现对SysTick定时器的初始化

. z( l, \: }) U

1. 
   2 w& e# s( v* z% B
2. void SystemClock_Config(void);
   - I9 ~0 `+ y0 `  J
3. HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);//HAL_RCC_GetHCLKFreq()函数得到的就是HCLK的频率，除以1000表示1/(HCLK/1000)秒钟计数一次
   4 F5 `4 g1 Z, T4 w; m% ^7 [3 z
4. SysTick_Config(TicksNumb);

复制代码

5 i5 ~( ^3 G$ v6 s: p1 A
- w: x( Z- ~( T, m" O1 w) f

在core_cm0.h定义了SysTick_Config(uint32_t ticks)

6 d+ P0 `% y) W

+ n6 n) C. h6 f9 k/ T

SysTick中断相关：

6 \' @/ @3 _$ s! e4 k3 a

3 ]+ a- l. f* b8 F

1 \3 N/ z6 W: |
5 @0 P5 @% }4 i2 b

SysTick定时器使用实例：

实例： 利用SysTick定时器实现0.5秒钟打印一个字符串

# P6 U9 I1 e: t# f0 q$ T! q3 Z0 Z

8 K+ P3 U% `# n/ n8 b) y, ?  g& Y
* b) g/ d5 t& Z- O2 c) V/ ]% `( ~( p

设置串口：

! Y: ^! E& U5 T, j! K0 D0 t

设置系统时钟为外部时钟：

4 B. G0 L* m1 S) O! o
. Y1 v0 G, \4 {8 g$ R, C) P% }$ K

追加到回调函数：

7 o+ ~' L' e3 D* M* s5 b

3 A4 X1 J5 _! ~/ w6 _" U0 l) q

在main.c函数中重新编写fputc 和 回调函数：

) i* X8 X/ a; }

1. 
   
2. int fputc(int ch,FILE *f){       
   
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   " t- ]: W  V% K0 m9 c0 U
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
5.     return ch;
   
6. }
   
7. 
   + K0 E/ S4 h2 D  @5 c' F
8. void HAL_SYSTICK_Callback(void)
     ~2 L: b' f' g, g2 J( ^# D  R' ]- S% G& h
9. {
   3 M$ D5 }" [( Y, u, L! E% }! o: A
10.         static int time_flag = 0;
    8 }# v: D5 o1 h0 ~
11.         time_flag++;
    
12.         if(time_flag >= 500)
    
13.         {
    
14.                 printf("this is systick test!\n");
    0 N, U$ s' w& x
15.                 time_flag = 0;
    # L: ~8 _) t4 B# j. v
16.         }
    
17. }

复制代码

0 x) P( s6 ?1 G( @

测试结果：

; A6 q& F; A/ Z6 q" N3 T" V) uHAL_Delay()函数的实现
( S9 b" g  ]1 W

HAL_Delay()分析：

利用SysTick实现精准的延时：

1. 
   
2. __weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
   * V9 A9 _0 ?7 x9 q' z
3. {
   
4.   uint32_t    tickstart = 0U;
   ; X  Y  w( P; I  {
5. 
   
6.   tickstart     = HAL_GetTick();
   
7.   while((HAL_GetTick() - tickstart) < Delay) ;
   " l1 _+ E' Z2 Z
8. }
   0 N" i# ~  }' B6 u' J8 {" A. s

复制代码

6 e0 K9 m3 X- ~% L

0 z( K4 B! F# `$ e0 F, \

HAL_Delay()  的局限：

HAL库的延时函数有一个局限性，在中断服务函数中使用HAL_Delay会引起混乱，因为它是通过中断方式实现，而 Systick 的中断一般操作系统优先级是最低的，所以在中断中运行 HAL_Delay 会导致死锁的现象。

8 q0 i1 A2 }$ X" z" }

1 p/ j4 J4 W5 Z) e  o

STM32通用定时器介绍

内容概要：

STM32F051定时器介绍

几种定时器功能比较

定时器的计数原理

定时器输入捕获与输出比较

STM32F051定时器介绍：

STM32F051xx 系列器件包括多达 6 个通用定时器，1个基本定时器和1个高级定时器。

0 \$ m. B: T; F1 D2 g" c5 T

7 a) o0 t* m3 n, C2 a

6 f* ~( p; r- w8 }3 k
. x" I7 \/ ?7 p3 ?# U- x

几种定时器功能比较：

通用定时器TIMx功能：

    ● 定时器定时计数

    ● 输入捕获

    ● 输出比较

    ● PWM输出

    ● 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路

高级定时器TIM1功能：

    ● 通用定时器的有功能

    ● 带死区控制和紧急刹车，可用于PWM控制电机

基本定时器TIM1功能：

    ● 主要运用于定时计数以及驱动DAC

7 b& f- g  `: u0 I

定时器计数模式：

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。

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。

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。

- _6 j: o0 b( R

2 h  R6 |) A7 B' H# z. d/ k; B

定时器计数原理：（很重要，后面编程时配置通用定时器要用到）

  F9 ?# w. u1 r0 W/ ^4 T$ `

3 M) X2 J2 x; }! N

时钟源：定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK_INT，经 APB 预分频器后分频提供

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

计数器CNT： 是一个 16 位/32的计数器

自动重装载寄存器：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

计时中断时间：     1/（TIMxCLK/(PSC+1)）  *  (ARR+1)

定时器输入捕获与输出比较：

输入捕获：输入捕获可以用来捕获外部事件，比如引脚的电平变化（上升沿，下降沿），并记录下变化的时间，通常可以用来测量外部信号的频率或者电平持续的时间。

9 `' Z7 T8 I7 m2 C2 [  R: N

; H; ?' Q- o- y! p

输出比较：此项功能是用来控制一个输出波形，当计数器与捕获/比较寄存器的内容相同时，输出比较功能做出相应动作，比如电平的翻转。通常用于生产PWM波形。

+ O) v, I' X6 `6 A2 K' i) O9 I

% T7 W( `# M8 \3 a; n+ ISTM32通用定时器实例

4 I3 s  V- L7 @

STM32定时器使用实例：利用通用定时器实现定时0.5秒中断，并在中断处理函数中打印输出字符。

' Y6 C# W# o) }5 i! k" ~2 A, S8 P
& C/ W/ N2 r" o! i6 R7 `! R

6 m+ w( W  `4 {

追加到回调函数：

重新编写fputc 和 回调函数：

1. 
   
2. ​int fputc(int ch,FILE *f){       
   
3.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);       
   : y- k" ]- s0 @- I
4.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
   
5.     return ch;
   
6. }
   
7. 
   
8. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   
9. {
   % u: D$ u7 s0 Y' M
10.         if(htim->Instance == TIM3)
    
11.         {
    
12.                 printf("my name is 张三\n");
    2 ^3 y! g" q* i( f1 a  i1 f/ P) |: K
13.         }
    # l4 w( \  `- i. ~2 l9 e$ E
14. }

复制代码

启动定时器并使能中断：

+ G! g! k0 P5 _* U5 A( r

1. HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);//启动定时器并使能中断

复制代码

" c. Y& z5 Q0 Y& ]

测试结果：

+ u' p: |- D2 Q7 ]. N