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【经验分享】STM32F103 定时器简述

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STMCU小助手 发布时间:2022-4-5 10:38
STM32F103系列的单片机一共有11个定时器:
$ o. {% w% O. U; C. W3 E8 @2 c$ Y  Z) c# N9 a) b
2个高级定时器: a/ K, D  ]; C9 \" O2 a4 I

2 n0 K7 C! }3 j; ?' B3 g. S/ T4个通用定时器  ^8 J) q  g* t0 {
1 S: q) q% C: |) ]$ S$ W: q( {
2个基本定时器
1 ^5 {/ K/ E1 w  V- \" Y! y" n4 d8 t) S
2个看门狗定时器
& J" h' p' c( X  a6 y5 o9 `, E( g/ Q  v
1个系统滴答定时器
: U5 r# u2 P' c) ~$ L& J2 O' G  {  T! p% E
除去看门狗定时器和滴答定时器,其他8个定时器列表:8 r  Q. B8 R) ]2 F0 h/ ~  B+ S$ w! [

8 `7 {$ ~8 f& |2 i  j* W3 | WXHMEC}@7B{KL2HT%)J9R}N.png
! B9 U: n" U9 I7 ?3 H3 p) a9 Q( f1 K1 ]- H$ D
其中,
  t' s. P- ?6 Z: I/ l  V" M# V9 P. l
TIM1和TIM8是高级定时器5 [! k# U, x4 q# ^: e

3 d9 O2 ~2 {# F, ATIM2 - TIM5是通用定时器* c; c3 b* |0 R0 n
% S5 d9 o" F+ e6 D: y
TIM6和TIM7是基本定时器
5 E$ D- b: V" K  Q/ d: Y  i4 D
2 Y% Z% O+ O, c* J0 d这8个定时器都是16位的,它们计数的类型除了基本定时器TIM6和TIM7,都支持向上、向下、向上/向下3种计数模式。
* D2 Y) ?% J( m" H( c3 u9 X' u% V( L2 q2 o* k7 v/ |$ ~

/ k4 _7 L# n  g% z6 C0 L
/ R: w1 W/ @9 \, R计数器的3种计数模式:
, T  ]' B! s7 i8 b; T
$ @- h, V! O% s( T' ~- B
向上计数模式:从0开始,计到arr预设值,产生溢出事件,返回重新计时;
. s: W, E! C7 F2 j- d/ b! i$ _" d
3 S4 o8 F8 E0 N6 U. d向下计数模式:从arr预设值开始,计到0,产生溢出事件,返回重新计时;+ U* }" f' E/ Y7 G$ X' Y) B* K

4 L3 o4 R! U: l3 F+ j中央对齐模式:从0开始向上计数,计到arr产生溢出事件,然后向下计数,计数到1以后,又产生溢出,然后再从0开始向上计数(这种计数方式也叫向上/向下计数)。+ H1 m" W% c6 _8 s0 u

8 v/ Z2 N, {6 R6 P2 b. i. ]3 |# ^$ m) l- l7 R
基本定时器(TIM6和TIM7)主要功能:
! y# P& x" A8 _& f  }. m
/ I1 p8 W- J* s只有最基本的定时功能。基本定时器TIM6和TIM7各包含一个16位自动装载计数器,由各自的可编程预分频器驱动。
+ g7 P3 q! i9 z0 F) J9 t# B( q
3 ?. u1 R4 f+ i9 J6 I
( v+ [' _& `0 q, L, C5 j- O: ^通用定时器(TIM2 - TIM5)主要功能:
4 Q* D3 {" h% q) [9 g& {4 C! e- c" K7 v% w. n; f" D
除了基本的定时器的功能外,还可以测量输入信号的脉冲长度( 输入捕获) 或者产生输出波形( 输出比较和PWM)。
& b0 H& z5 K, O$ L4 ]7 q
3 c$ l: q2 D) C8 j! y, N8 }$ o& p, m! \$ w! D
高级定时器(TIM1和TIM8)主要功能:

7 @& [1 A% Q( }9 b$ I6 e1 r
, r: I$ a5 ?, G; g  y0 o+ c高级定时器不但具有基本、通用定时器的所有的功能,还具有控制交直流电动机的所有功能。比如它可以输出6路互补带死区的信号,刹车功能等等。
' b  b3 v' c, `$ a  g) j( ]3 C
2 b6 q2 @" n8 N. k# |$ P6 E: J+ I0 X1 A3 P1 K; \
通用定时器的时钟来源:; Y7 c3 \3 D* p$ U$ g+ X4 j
! N' d4 M( n/ |% B" @' I
a. 内部时钟(CK_INT)- q/ j. J) H8 V; A- w

" ~: B& i% f, y7 j0 t8 O0 }3 jb. 外部时钟模式1:外部输入脚(TIx)0 Q0 }! k% Y/ F& d- _

* D6 |& X, k/ a, @% ]c. 外部时钟模式2:外部触发输入(ETR)
8 g9 n8 _# H/ u  Q! \3 C# N) n
: L; F/ x: v9 L  d" }8 ld. 内部触发输入(ITRx):使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器9 R  F* y& E/ o# B
2 e2 Y& w9 U, Z. P% o0 y

1 N$ a' t! b( Y9 V自动装载寄存器arr值得计算:% w6 ]+ E/ {3 A: E: i2 b' _4 B
! G& Y# J" F% |* g# {  n
Tout = ((arr + 1)*(psc + 1))/Tclk;
( F1 W- q2 K1 W  W' d, K: \# W
3 N5 H2 H! S! d, v" ^. O; bTclk:TIMx的输入时钟频率(单位:MHz)0 M5 A! G- f% `2 g

4 X) X( i8 U0 ^$ f8 VTout:TIMx的溢出时间(单位:us)7 [* f! o+ {0 z' f9 f; ]
0 x) ~% n8 P& M) ?+ O. j
eg: 计时1秒,输入时钟频率为72MHz,psc预分频的值为35999,那么,((arr + 1)*(psc + 1))/72M = ((arr + 1)*(35999 + 1))/72M = 1s,就可以求解出自动预装载寄存器arr = 1999。
* W! c  I% X2 f0 v+ i- z2 ?$ u. z$ P& |5 K0 R3 Z
* Y7 v$ w( }  j) o4 [& x/ s  C
定时器每次计数到预设值后,会产生一次中断更新事件,进入中断服务函数。因此,每个定时器有一个或者多个对应的中断处理函数的入口。
2 i4 n4 ?6 b) _- b  D
9 i, k! t% E- `
- s2 x+ C5 m. {5 V6 H对于STM32F103C8T6,需要注意的是,这款芯片没有基本定时器TIM6和TIM7。它的中断服务函数名如下:/ N' V/ J5 m+ M- E# u" ~
+ c5 h! o! ?4 W7 p; G4 p# V4 \0 @7 n
Y~(TMK_Q5}E@MQ6M2R1XUJ4.png , k  u0 y2 n" r/ Y( w+ x3 t

+ c; V' A/ i+ D9 f6 |3 i6 a/ `不知小伙伴们还记不记得上一篇的精准延时?没错啦,精准延时那里就用到了系统滴答定时器。" ~& C9 o5 y4 H

7 \* c( z$ C3 eARM Cortex-M3内核中有一个Systick定时器,它是一个24位(0~(2^24-1))的倒计数定时器,这个脉冲计数值保存在当前计数值寄存器STK_VAL(Systick current value register)中,当计数到0时,它就会从Load寄存器中自动重装定时初值,只要不把CTRL寄存器中的ENABLE清0,它就永不停。  _4 O5 @) C' a& A7 ~% C

  b% h- S" ^  \% N$ Q' ?Systick定时器只能向下计数,每接收到一个时钟脉冲,STK_VAL的值就会向下减1,当减到0时,硬件会自动把重装载寄存器STK_LOAD(Systick reload value register)中保存的数据加载到STK_VAL,重新开始向下计数。如果STK_VAL的值被减至0时,会触发异常产生中断。所以,小伙伴们不要因为好玩,在程序里写一句 delay_ms(0) 或 delay_us(0)。这样会触发异常产生中断,到时你就找不着北啦~
: X* x- a9 u2 i( ]- p3 v& o+ ^6 L7 w2 @3 O' x# b! G% J
既然提到了精准延时,那这次小R给小伙伴们分享更加准确的LED灯闪烁时间,我们使用通用定时器中断来实现LED灯闪烁:
. H! E' o' S* L( X, S, E. c# N: P8 X8 \1 S+ f
- G( Y; C9 i( p, U! q
1. 新建两个文件,tim.c 和 tim.h
3 d- ?9 Z: C! _& F
3 I6 O" o/ T' @' W/ R/ K ~)`2XMA(C5Z3VRBD0`5ZSP5.png
+ Z1 V4 f8 P/ \7 {" B2 F
/ H$ T1 H# z! W) i6 u2. 在头文件 tim.h 添加下面代码:# j, ^7 ]( j6 U0 K8 i+ E. X

) j$ m8 q2 G# |. h1 E+ L
  1. #ifndef _TIM_H
    0 z4 V4 i" k8 t) E8 l& _2 g- g! [
  2. #define _TIM_H
    1 g& E+ @6 z& S- v
  3. #include "stm32f10x.h"
    - O7 u8 {9 Z& B, L
  4. " p9 l: E1 k0 O( ^
  5. void TIMx_Init(u16 arr, u16 psc);
    + k8 G# a' E. z

  6. ) _3 J3 x8 n: C( Y/ v' `. }% `
  7. #endif
复制代码

/ T, z" Q3 |" E2 c3 @, u 3RHQ6NOVC@@FN6~Z$X07TM1.png
& i% A, c1 q( S9 X8 U  a; h% C; P$ {) S! V& F
( }# s4 ^7 _- G
3. 把 tim.c 添加到工程中
5 E% I' H% [, \3 T; S6 W0 f5 q' h! h
B`V4{DE05CFN~OBQGBBN4{5.png
% W1 z: x) S% b
7 g1 O+ K. u6 d  K) i% E& E( s
& _* t4 P9 V$ O& r4. 在 tim.c 中添加以下代码:: d: v9 M# @/ e; T# ?6 Q( ]/ u
+ s; U: @1 ~" {- U" u
  1. #include “tim.h”
    $ I* ?4 G. ~8 n  F7 v
  2. 6 r6 k( C" q# |6 C" b$ ^8 |) w/ K
  3. void TIMx_Init(u16 arr,u16 psc)
    - n. \# w% \0 r" Y8 o  d  P
  4. {
    ' f) {3 e5 l& i
  5.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;         //声明TIMx定时器结构体
    : b) C+ j  L( Z6 r
  6.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                   //声明中断优先级结构体0 C- R" z) u/ W) H* G( u

  7. : Z/ W( [; p' x5 c6 m9 p
  8.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);        //配置中断优先级分组
    : [; U7 X2 x& V  W, z/ O
  9. 7 s  @% Z% r+ \1 B# C2 _
  10.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);    //使能APB1总线上的TIM3时钟9 Q  P( P; {0 a
  11. 3 c% M( D" S) u& L6 s9 g% w) y
  12.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                       //设置在下一个更新事件活动的自动装载寄存器周期的值0 x0 \9 U! l- u0 a
  13.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;                    //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    " O8 N/ ?# m- e
  14.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;       //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    # {) N" ~7 d. ^* \
  15.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;   //TIM向上计数
    % E  G" A  _2 p7 k& E. I, A: V
  16.     TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);                //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
    7 f9 p3 z  ~  C) r) J4 q9 L
  17. + ^' g6 e  R! Z% \* V# T! `
  18.     TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);                      //允许TIM3中断更新
    + K% \! `- H$ j1 V" x" k- ^

  19. 6 o7 |( }  O& Q1 I- R; f6 L# a
  20.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;               //配置外部中断通道
    7 @/ K- S4 f! p: q
  21.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;     //设置抢先优先级为0
    # L# d  O! U  h0 X  k8 B0 G
  22.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;            //设置子优先级为3) l; i' |/ q' I" w* V
  23.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;               //使能外部中断通道
    0 c0 V9 w8 D: J1 j- ?; Y$ T- O$ K6 t6 j
  24.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                               //初始化中断优先级
    " A0 j& G4 a. j' Y- U' M# x- e* t
  25. 3 g; j/ h3 W. k' N( U. O2 H5 n
  26.     TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);                                         //使能TIM3% I' l/ W4 e& g- G% ^* q* P' o
  27. }
    . j) e3 ~: t" t+ }" e( S  I4 n

  28. / {6 O: ~, o1 x$ T$ A& g7 U
  29. 0 {- Z  ?. g" L8 ~; ]. [& e0 f
  30. void TIM3_IRQHandler(void)                                        //TIM3中断服务函数& J9 {5 l' t5 b3 U2 z, G/ {
  31. {9 `# A+ S2 K- h/ d
  32.     if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) != RESET)              //检查TIM3更新中断
    $ u& Z7 u0 _4 E
  33.     {
      H' w/ j9 m$ k/ m; D
  34.         GPIOC->ODR ^= 0X0001<<13;                                 //PC13高低电平交替翻转  i: D5 C/ k3 m, h  m& v
  35.         TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);                //清除TIM3中断标志位
    5 w: v# V6 f! O& h
  36.     }
    7 l( B) W3 ]  v1 k# S
  37. }
复制代码

3 T- X) p& m: w: L
! R+ C' N5 y. }3 g! v3 V2 |$ g$ {7 y定时器中断配置步骤:
; y3 X% U0 c3 E0 G- N: k8 f, `8 O: w, ~3 q6 P. L9 g0 \, H$ y
1. NVIC优先级组配置
/ L$ z6 T% p+ ]8 o5 l6 \7 B$ B: o& r* K
2. 使能定时器时钟
3 O/ ~( _8 E; i' i% C9 ]2 |% i! [( a# c- F. m& K
3. 初始化定时器
3 T( _5 {2 ?+ Q$ A& n5 a! _, }( g" C0 w8 t
4. 设置定时器允许更新中断5 Y1 C- Z/ u) e
! Y% V$ S- j/ |' s6 Q% x5 @
5. 设置定时器中断优先级
* y' E! t5 K0 R, z4 t% T8 O# T1 f! \) A
9 E3 K$ `1 v% c9 [! H6 F* K6. 使能定时器. N1 Q7 f9 m7 H# _( ^6 @
+ a4 K5 Y- r2 `: F" A* N4 s) j
7. 编写中断服务函数
0 F# g4 d& f9 N, n( T+ M1 M5 r8 N/ t3 F. ?
0LP0$V6NE4`W%IS3J1SOZWT.png ; J; W% h: j" q% v- L

# k% F+ b9 {2 f0 A- E0 U+ V6 x ZALVN74RUPCF%[)ODZETUCN.png
" D7 B8 c" u& U2 ?3 `+ _) q, ?
* E$ V  \. M9 R/ I* a
8 z& }1 e+ u. X5. 实现定时器更新中断LED灯闪烁功能$ p' p$ v+ r& {7 x5 W5 N
6 _: k* T  ]( \/ \
  1. #include "stm32f10x.h"
    + B  [7 w' W- u6 e& k
  2. #include "delay.h"* r; r  e# ~% D1 ?, I' C
  3. #include "led.h"
    / e9 z4 ?6 ~, x
  4. #include "tim.h") `3 y5 B) Y) c- w0 F

  5. % ^  N; Q4 s, Q, i$ r
  6. int mian(void)+ @: k! `9 |, C6 z& n( u
  7. {
    ! x7 F7 E; w8 T+ ~$ s- q- o" p
  8.     led_init();
    ) N# _1 u: k1 v4 x/ z
  9.     TIMx_Init(1999, 35999);# g  Z7 |; h5 z! q% Z
  10. 1 p# t7 R! j) E3 T% {
  11.     while(1)
    / @0 E; k# H- r) r% `7 `" g
  12.     {
      l# R2 E  y9 C
  13.     }
      \5 q; v8 C7 r  o. E$ T
  14. }
    / D4 b- f$ P' _: S- _4 G3 @
复制代码
& Q6 R% E7 Z- d, c2 G9 A7 W1 T
5KQ%U8~F)EF6NR@HCKI{L]Y.png
! I+ g% W3 `! D2 _
8 Y7 U8 l0 v  c& O) V( w: g
. b: R8 n: n% V# V5 m. r需要注意的是:在中断函数中需要检验一下标志位,因为定时器的所有事件共用一个中断。但只使用更新中断不用检验也是没有问题滴。
* z/ _7 h* A1 b  o
0 I4 v+ \- R7 @% \. S7 ?* `4 P- {
( ]' R/ V8 [7 A8 H9 T: {' N4 u& P
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