STM32定时中断学习笔记

TIM简介

• TIM（Timer计时器）
• 定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
• 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时
• 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
• 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

时基单元

计数器：用于执行计数定时的一个寄存器，每接收一次时钟信号，计数器加一
预分频器：对计数器的时钟进行分频，使计数更加灵活，原理是预分频器可以对时钟脉冲进行整合，将多个脉冲整合为一个脉冲输出给计数器
自动重装寄存器：用于设置申请中断值

• 定时器中断时间最大值=1/(72Mhz/65535/65535)=59.65s

定时器类型

• STM32F103C8T6定时器资源：TIM1，TIM2，TIM3，TIM4

基本定时器

预分频器：对输入的频率提前进行分频操作，输出频率 = 输入频率 / 分频系数，预分频器值 = 分频系数 - 1，最大预分频器值为65535 + 1 = 65536
计数器：对预分频后的计数时钟进行计数，每出现一个上升沿，计数器值加一，最大计数值65535
自动重装载寄存器：存储设定的计数目标值，当计数器计数到目标值时，产生中断信号，并且清零计数器，计数器自动开启下一次计时

主模式触发DAC

为了每隔一段时间触发DAC，可以通过主模式将事件更新映射到TRGO后触发DAC

通用计时器

• 支持向下计数模式，即为从重装值开始，向下自减，到0之后申请中断并返回重装值循环

• 支持中央对齐模式模式，即为从重装值开始，先向上自增到重装值并申请中断，然后向下自减到0后，再申请中断，依次循环
  

• 编码器接口可读取正交编码器波形，可通过TRGO映射

输入

• 可选的外部时钟（TIMx_ETR）
• ITRx（其他定时器）
• TIMx_CH1引脚边沿
• CH1引脚（T12FP1），CH2引脚（T12FP2）

定时器级联

可通或TIMx的事件更新映射到TRGO，内部触发连接输出到其他定时器，实现定时器级联

• ITR与定时器的连接关系
  

高级计时器

• 重复次数计数器：可配置周期进行事件更新与事件中断
• DTG（Dead Time Generate）死区生成电路，用于防止直通
• 输出互补，可输出一对互补的PWM波形
• 刹车输入：产生故障可自动切断输出

定时中断基本结构

中断输出控制中断输出的允许位

预分频器时序

计数器寄存器中的FC：ARR自动重装值标志位
预分频缓冲器（影子寄存器）：当进行分频值改变操作时，会等到当前计数周期完成后才产生改变

计数器时序

CNT_EN：计数器使能，高电平启动
更新中断标志位（UIF）：置 1 申请中断，需要在中断程序中手动清零

计数器预装时序

• 通过设置ARPE位进行配置

无预装时序

计数到最新设定的指定值（自动加载寄存器值）后直接更新开始下一轮计数

有预装时序

受影子寄存器作用，重装值在更改后不会立即生效，而是在计数器计数到旧重装值后的下一个周期才生效。

RCC时钟树

• 四个振荡源：内部8Mhz高速RC振荡器，外部4-16Mhz高数石英晶体振荡器，外部32.768Khz低速晶振（供RTC时钟使用），内部40Khz低速RC振荡器（看门狗时钟）
• ST配置： 先启动内部8Mhz内部时钟，接着外部时钟通过锁相环（PLLMUL）进行倍频到指定频率，最后设定该频率为系统频率
• 时钟安全系统（CSS） ：监测外部时钟状态，如果失效，切换为内部时钟

代码—定时器定时中断

• 函数

TIM_DeInit(TIM_TypeDef*TIMx);//恢复缺省配置/*时基单元*/TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef*TIM_TimeBaseInitStruct);//时基单元初始化TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef*TIM_TimeBaseInitStruct);//结构体变量赋默认值/*运行控制*/TIM_Cmd(TIM_TypeDef*TIMx,FunctionalState NewState);//计数器使能/*中断输出控制*/TIM_ITConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_IT,FunctionalState NewState);//使能中断输出信号（中断输出控制）/*时钟源选择*/TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef*TIMx);//内部时钟选择TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_InputTriggerSource);//选择ITRx其他定时器时钟TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_TIxExternalCLKSource,uint16_tTIM_ICPolarity,uint16_tICFilter);//选择TIx捕获通道时钟，TIM_TIxExternalCLKSource（选择TIx具体引脚），TIM_ICPolarity（选择级性），ICFilter（选择滤波器）TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_ExtTRGPrescaler,uint16_tTIM_ExtTRGPolarity,uint16_tExtTRGFilter);//选择ETR通过外部模式1输入的时钟，TIM_ExtTRGPrescaler（外部触发预分频器），极性，滤波器TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_ExtTRGPrescaler,uint16_tTIM_ExtTRGPolarity,uint16_tExtTRGFilter);//选择ETR通过外部模式2输入的时钟，同上TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_ExtTRGPrescaler,uint16_tTIM_ExtTRGPolarity,uint16_tExtTRGFilter);//配置ETR引脚的预分频器，极性，滤波器参数/*其他配置*/TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tPrescaler,uint16_tTIM_PSCReloadMode);//预分频值配置TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_CounterMode);//计数器计数模式配置TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef*TIMx,FunctionalState NewState);//自动重装器预装功能配置TIM_SetCounter(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tCounter);//计数器写入计数值TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tAutoreload);//自动重装器写值TIM_GetCounter(TIM_TypeDef*TIMx);//获取当前计数器的值TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef*TIMx);//获取当前预分频器值

• TIMER.c

#include"stm32f10x.h"// Device headervoidTIMER_Init(void){/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);/*选择内部时钟*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);/*配置时基单元*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimerBaseInitStructure;TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//指定时钟分频TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//设置计数模式为向上计数TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_Period=10000-1;//ARR自动重装器值TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7200-1;//PSC预分频器值，定时频率 = 72M/(PSC + 1)/(ARR + 1)TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数器值，用于高级计数器TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimerBaseInitStructure);/*使能中断*/TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//手动清除更新中断标志位，避免刚初始化完就进中断TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);/*NVIC配置*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//NVIC通道选择NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//开启通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//响应优先级NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*启动定时器*/TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}/* void TIM2_IRQHandler(void){ if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){ //获取中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除中断标志位 } } */

• main.c

#include"stm32f10x.h"// Device header#include"TIMER.h"uint16_tNum;intmain(void){/*模块初始化*/TIMER_Init();while(1){}}voidTIM2_IRQHandler(void){if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET){//获取中断标志位Num++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除中断标志位}}

代码—定时器外部中断

• TIMER.c

#include"stm32f10x.h"// Device headervoidTIMER_Init(void){/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//启动GPIOA时钟/*配置GPIO*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);/*选择外部时钟*/TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);//ETR外部时钟模式2配置/*配置时基单元*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimerBaseInitStructure;TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//指定时钟分频TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//设置计数模式为向上计数TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_Period=10-1;//ARR自动重装器值TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_Prescaler=1-1;//PSC预分频器值，定时频率 = 72M/(PSC + 1)/(ARR + 1)TIM_TimerBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数器值，用于高级计数器TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimerBaseInitStructure);/*使能中断*/TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//手动清除更新中断标志位，避免刚初始化完就进中断TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);/*NVIC配置*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//NVIC通道选择NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//开启通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//响应优先级NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*启动定时器*/TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}uint16_tTimer_GetCounter(void){returnTIM_GetCounter(TIM2);}/* void TIM2_IRQHandler(void){ if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){ //获取中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除中断标志位 } } */

• main.c

#include"stm32f10x.h"// Device header#include"TIMER.h"uint16_tNum;intmain(void){/*模块初始化*/TIMER_Init();while(1){}}voidTIM2_IRQHandler(void){if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET){//获取中断标志位Num++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除中断标志位}}