STM32F103实验定时器

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本文，在上一章的基础上，将介绍如下内容

• 定时器

上一篇：STM32F103实验外部中断和独立看门狗 https://blog.csdn.net/qq_40318498/article/details/95980287

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正文

STM32F1的定时器可以奋勇TIME1和TIME8高级定时器，TIME2~TIME5 等通用定时器，TIME6 和 TIME7 基本定时器。本篇仅介绍通用定时器，而基本定时器与51系列的类似。

STM32F1的通用定时器是一个通过可编程预分频（PSC）驱动的16位自动装载计数器（CNT）构成。通用定时器可用于： 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） 等。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒之间调整。

STM3F1 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括：
1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～ 65535 之间的任意数值。
3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：

• A．输入捕获
• B．输出比较
• C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
• D．单脉冲模式输出

4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外 一个定时器）的同步电路。
5）如下事件发生时产生中断/DMA：

• A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
• B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
• C．输入捕获
• D．输出比较
• E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
• F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管

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寄存器

控制寄存器1(TIMx_CR1)

• 位0：使能位，使用时必须置1。
• 位4：默认的计数方式是向上计数，同时也可以向下计数
  由于其他位，用的比较少，这里不做介绍。

DMA/中断使能寄存器 （TIMx_DIER）

• 位0：更新中断允许位，本文用的是更新中断，所以必须置1，来允许由于更新事件所产生的中断

预分频寄存器（TIMx_PSC）

该寄存器主要用于对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。

这里，定时器的时钟来源有 4 个：
1）内部时钟（CK_INT）
2）外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx）
3）外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR）
4）内部触发输入（ITRx）：使用 A 定时器作为 B 定时器的预分频器（A 为 B 提供时钟）

这里的 CK_INT 时钟是从 APB1 倍频的来的，除非 APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器 TIMx 的时钟 是 APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于 APB1 的时钟。

自动重装载寄存器（TIMx_ARR）

该寄存器在物理上实际对应着 2 个寄存器。 一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。根据 TIMx_CR1 寄存 器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时 2 者是连通的；而 APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装在寄存器的内容传送到 影子寄存器。

状态寄存器（TIMx_SR）

用来标记当前与定时 器相关的各种事件/中断是否发生。

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步骤

1）TIM3是挂载在APB1下，所以需要通过APB1总线下的使能函数来使能TIM3。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能 

2） 初始化定时器参数，设置自动重装值，分频系数，计数方式。通过函数TIM_TimeBaseInit 实现

voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct); 

第二个参数是初始化参数结构体指针，定义如下：

typedef struct {   
	uint16_t TIM_Prescaler;      	//设置分频系数
	uint16_t TIM_CounterMode;       //设置计数方式
	uint16_t TIM_Period;        	//自动重载计数周期值
	uint16_t TIM_ClockDivision;     //设置时钟分频因子
	uint8_t TIM_RepetitionCounter;   
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;  

3）设置TIM3_DIER允许更新中断

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)；
//第二个参数是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很 多种，
//包括更新中断 TIM_IT_Update，触发中断 TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。 如使能TIM3的更新中断，格式如下:
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); 

4）TIM3中断优先级设置
需要设置NVIC相关寄存器

5）允许TIM3工作，也就是使能TIM3

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能 TIMx 外设 

6）编写中断服务函数
在中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。我们这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器 SR 的最低位。在处理完中断之后应 该向 TIM3_SR 的最低位写 0，来清除该中断标志。
读取状态寄存区的值判断中断类型的函数是

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t);
//具体使用如下
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){} 
//清除中断标志位的函数
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); 

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相关实验代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{		
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
	LED_Init();			     //LED端口初始化
	TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的计数频率，计数到5000为500ms  
	while(1)
	{
		LED0=!LED0;
		delay_ms(200);	//延时200ms，取反
	}	 
}
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
	
	//定时器TIM3初始化
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断

	//中断优先级NVIC设置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器


	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx					 
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
		LED1=!LED1;		//取反.
	}
}	

关于串口的初始化，请参考 https://blog.csdn.net/qq_40318498/article/details/95959478
这里我不给出相应的代码。

定时时间的计算

当 APB1 的时钟分频数为 1 的 时候，TIM2~7 的时钟为 APB1 的时钟，而如果 APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时 钟频率将为 APB1 时钟的两倍。因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值， 就可以计算中断时间了。计算公式如下：
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；
Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz）。
Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。

根据公式，这里的定时时间为：Tout= ((4999+1)*( 7199+1))/72=500000us=500ms。

由于现在初学，只用到了通用定时器的部分，等下次学会高级定时器的时候，会更新本文。