STM32學習筆記（5）——通用定時器基本定時器

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個系統嘀嗒定時器。

        其中系統嘀嗒定時器是前文中所描述的SysTick，看門狗定時器以後再詳細研究。今天主要是研究剩下的8個定時器。

2、普通定時器TIM2-TIM5     

       其中TIM1和TIM8是能夠產生3對PWM互補輸出的高級定時器，常用於三相電機的驅動，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。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。

2.1    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：外部觸發輸入(ETR)

       內部觸發輸入(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。

       由於今天的學習是最基本的定時功能，所以採用內部時鐘。TIM2-TIM5的時鐘不是直接來自於APB1，而是來自於輸入為APB1的一個倍頻器。

這個倍頻器的作用是：

        當APB1的預分頻繫數為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率；

        當APB1的預分頻繫數為其他數值時（即預分頻繫數為2、4、8或16），這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率的2倍。

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計數到自動載入值(TIMx_ARR計數器內容)，然後重新從0開始計數並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，然後從自動裝入的值重新開始，並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，然後向下計數到1並且產生一個計數器溢出事件；然後再從0開始重新計數。

2.3    編程步驟

1. 配置系統時鐘；
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設置為預設預設值；
2. TIM_InternalClockConfig()選擇TIMx來設置內部時鐘源；
3. TIM_Perscaler來設置預分頻繫數；
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衝器
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 中的預分頻繫數用來確定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繫數，其值範圍是從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)使用的採樣頻率之間的分頻比例。TIM_ClockDivision的參數如下表：

數字濾波器(ETR,TIx)是為了將ETR進來的分頻後的信號濾波，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衝器。當預裝載緩衝器被禁止時，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；如果使能預載入寄存器，則寫入ARR的數值會在更新事件時，才會從預載入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，一個是程式員可以寫入或讀出的寄存器，稱為preload register(預裝載寄存器)，另一個是程式員看不見的、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，即軟體更新preload register時，同時更新了shadow register，因為軟體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)，多個通道的時序關係有可能是不可預知的。

3、程式源代碼

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()
{
       //定義錯誤狀態變數
       ErrorStatus HSEStartUpStatus;
      
       //將RCC寄存器重新設置為預設值
       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為系統時鐘源
              RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

              //判斷PLL是否是系統時鐘
              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設置為預設值
       TIM_DeInit(TIM2);

       //採用內部時鐘給TIM2提供時鐘源
       TIM_InternalClockConfig(TIM2);

       //預分頻繫數為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);

       //清除溢出中斷標誌
       TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

       //禁止ARR預裝載緩衝器
       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;      

        //搶占式中斷優先順序設置為0
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

       //響應式中斷優先順序設置為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()，並向其中添加代碼

void TIM2_IRQHandler(void)

{

       u8 ReadValue;

       //檢測是否發生溢出更新事件
       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
              {
                     GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);      
              }
       }
}