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標題: STM32學習筆記4：通用定時器基本定時功能 [打印本頁]

作者: lianyiqun 時間: 2015-7-9 00:24
標題: STM32學習筆記4：通用定時器基本定時功能

1. STM32的Timer簡介

STM32中一共有11個定時器，其中2個高級控制定時器，4個普通定時器和2個基本定時器，以及2個看門狗定時器和1個系統(tǒng)嘀嗒定時器。其中系統(tǒng)嘀嗒定時器是前文中所描述的SysTick，看門狗定時器以后再詳細研究。今天主要是研究剩下的8個定時器。

定時器	計數器分辨率	計數器類型	預分頻系數	產生DMA請求	捕獲/比較通道	互補輸出
TIM1 TIM8	16位	向上，向下，向上/向下	1-65536之間的任意數	可以	4	有
TIM2 TIM3 TIM4 TIM5	16位	向上，向下，向上/向下	1-65536之間的任意數	可以	4	沒有
TIM6 TIM7	16位	向上	1-65536之間的任意數	可以	0	沒有

其中TIM1和TIM8是能夠產生3對PWM互補輸出的高級登時其，常用于三相電機的驅動，時鐘由APB2的輸出產生。TIM2-TIM5是普通定時器，TIM6和TIM7是基本定時器，其時鐘由APB1輸出產生。由于STM32的TIMER功能太復雜了，所以只能一點一點的學習。因此今天就從最簡單的開始學習起，也就是TIM2-TIM5普通定時器的定時功能。

2.    普通定時器TIM2-TIM5

2.1 時鐘來源

計數器時鐘可以由下列時鐘源提供：

·內部時鐘(CK_INT)

·外部時鐘模式1：外部輸入腳(TIx)

·外部時鐘模式2：外部觸發(fā)輸入(ETR)

   ·內部觸發(fā)輸入(ITRx)：使用一個定時器作為另一個定時器的預分頻器，如可以配置一個定時器Timer1而作為另一個定時器Timer2的預分頻器。

由于今天的學習是最基本的定時功能，所以采用內部時鐘。TIM2-TIM5的時鐘不是直接來自于APB1，而是來自于輸入為APB1的一個倍頻器。這個倍頻器的作用是：當APB1的預分頻系數為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率；當APB1的預分頻系數為其他數值時（即預分頻系數為2、4、8或16），這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等于APB1的頻率的2倍。APB1的分頻在STM32_SYSTICK的學習筆記中有詳細描述。通過倍頻器給定時器時鐘的好處是：APB1不但要給TIM2-TIM5提供時鐘，還要為其他的外設提供時鐘；設置這個倍頻器可以保證在其他外設使用較低時鐘頻率時，TIM2-TIM5仍然可以得到較高的時鐘頻率。

2.2 計數器模式

TIM2-TIM5可以由向上計數、向下計數、向上向下雙向計數。向上計數模式中，計數器從0計數到自動加載值(TIMx_ARR計數器內容)，然后重新從0開始計數并且產生一個計數器溢出事件。在向下模式中，計數器從自動裝入的值(TIMx_ARR)開始向下計數到0，然后從自動裝入的值重新開始，并產生一個計數器向下溢出事件。而中央對齊模式（向上/向下計數）是計數器從0開始計數到自動裝入的值-1，產生一個計數器溢出事件，然后向下計數到1并且產生一個計數器溢出事件；然后再從0開始重新計數。

2.3 編程步驟

1.    配置系統(tǒng)時鐘；

2.    配置NVIC；

3.    配置GPIO；

4.    配置TIMER；

其中，前3項在前面的筆記中已經給出，在此就不再贅述了。第4項配置TIMER有如下配置：

（1）    利用TIM_DeInit()函數將Timer設置為默認缺省值；

（2）    TIM_InternalClockConfig()選擇TIMx來設置內部時鐘源；

（3）    TIM_Perscaler來設置預分頻系數；

（4）    TIM_ClockDivision來設置時鐘分割；

（5）    TIM_CounterMode來設置計數器模式；

（6）    TIM_Period來設置自動裝入的值

（7）    TIM_ARRPerloadConfig()來設置是否使用預裝載緩沖器

（8）    TIM_ITConfig()來開啟TIMx的中斷

其中（3）-（6）步驟中的參數由TIM_TimerBaseInitTypeDef結構體給出。步驟（3）中的預分頻系數用來確定TIMx所使用的時鐘頻率，具體計算方法為：CK_INT/(TIM_Perscaler+1)。CK_INT是內部時鐘源的頻率，是根據2.1中所描述的APB1的倍頻器送出的時鐘，TIM_Perscaler是用戶設定的預分頻系數，其值范圍是從0 – 65535。

步驟（4）中的時鐘分割定義的是在定時器時鐘頻率(CK_INT)與數字濾波器(ETR,TIx)使用的采樣頻率之間的分頻比例。TIM_ClockDivision的參數如下表：

TIM_ClockDivision

描述

二進制值

TIM_CKD_DIV1

tDTS = Tck_tim

0x00

TIM_CKD_DIV2

tDTS = 2 * Tck_tim

0x01

TIM_CKD_DIV4

tDTS = 4 * Tck_tim

0x10

數字濾波器(ETR,TIx)是為了將ETR進來的分頻后的信號濾波，保證通過信號頻率不超過某個限定。

步驟（7）中需要禁止使用預裝載緩沖器。當預裝載緩沖器被禁止時，寫入自動裝入的值(TIMx_ARR)的數值會直接傳送到對應的影子寄存器；如果使能預加載寄存器，則寫入ARR的數值會在更新事件時，才會從預加載寄存器傳送到對應的影子寄存器。

ARM中，有的邏輯寄存器在物理上對應2個寄存器，一個是程序員可以寫入或讀出的寄存器，稱為preload register(預裝載寄存器)，另一個是程序員看不見的、但在操作中真正起作用的寄存器，稱為shadow register(影子寄存器)；設計preload register和shadow register的好處是，所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一個時間(發(fā)生更新事件時)被更新為所對應的preload register的內容，這樣可以保證多個通道的操作能夠準確地同步。如果沒有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即軟件更新preload register時，同時更新了shadow register，因為軟件不可能在一個相同的時刻同時更新多個寄存器，結果造成多個通道的時序不能同步，如果再加上其它因素(例如中斷)，多個通道的時序關系有可能是不可預知的。

3.    程序源代碼

本例實現的是通過TIM2的定時功能，使得LED燈按照1s的時間間隔來閃爍

#include "stm32f10x_lib.h"

void RCC_cfg();

void TIMER_cfg();

void NVIC_cfg();

void GPIO_cfg();

int main()

{

   RCC_cfg();

   NVIC_cfg();

   GPIO_cfg();

   TIMER_cfg();

   //開啟定時器2

   TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

   while(1);

}

void RCC_cfg()

{

   //定義錯誤狀態(tài)變量

   ErrorStatus HSEStartUpStatus;

   //將RCC寄存器重新設置為默認值

   RCC_DeInit();

   //打開外部高速時鐘晶振

   RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

   //等待外部高速時鐘晶振工作

   HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

   if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

   {

            //設置AHB時鐘(HCLK)為系統(tǒng)時鐘

            RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

            //設置高速AHB時鐘(APB2)為HCLK時鐘

            RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

            //設置低速AHB時鐘(APB1)為HCLK的2分頻

            RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

            //設置FLASH代碼延時

            FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

            //使能預取指緩存

            FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

            //設置PLL時鐘，為HSE的9倍頻 8MHz * 9 = 72MHz

            RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

            //使能PLL

            RCC_PLLCmd(ENABLE);

            //等待PLL準備就緒

            while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

            //設置PLL為系統(tǒng)時鐘源

            RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

            //判斷PLL是否是系統(tǒng)時鐘

            while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

   }

   //允許TIM2的時鐘

   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

   //允許GPIO的時鐘

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

}

void TIMER_cfg()

{

   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

   //重新將Timer設置為缺省值

   TIM_DeInit(TIM2);

   //采用內部時鐘給TIM2提供時鐘源

   TIM_InternalClockConfig(TIM2);

   //預分頻系數為36000-1，這樣計數器時鐘為72MHz/36000 = 2kHz

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000 - 1;

   //設置時鐘分割

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

   //設置計數器模式為向上計數模式

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

   //設置計數溢出大小，每計2000個數就產生一個更新事件

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 2000 - 1;

   //將配置應用到TIM2中

   TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

   //清除溢出中斷標志

   TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

   //禁止ARR預裝載緩沖器

   TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);

   //開啟TIM2的中斷

   TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

}

void NVIC_cfg()

{

   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

      //選擇中斷分組1

      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

      //選擇TIM2的中斷通道

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;

      //搶占式中斷優(yōu)先級設置為0

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

   //響應式中斷優(yōu)先級設置為0

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

      //使能中斷

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void GPIO_cfg()

{

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                //選擇引腳5

   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //輸出頻率最大50MHz

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //帶上拉電阻輸出

   GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

}

在stm32f10x_it.c中，我們找到函數TIM2_IRQHandler()，并向其中添加代碼

void TIM2_IRQHandler(void)

{

   u8 ReadValue;

   //檢測是否發(fā)生溢出更新事件

   if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)

   {

            //清除TIM2的中斷待處理位

            TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_FLAG_Update);

            //將PB.5管腳輸出數值寫入ReadValue

            ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5);

            if(ReadValue == 0)

            {

                  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

            }

            else

            {

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