STM32-TIM定時器中斷

一、TIM（Timer）定時器簡介

二、定時器類型

2.1基本定時器結構

2.2通用定時器結構

2.3高級定時器結構

三、定時中斷基本結構

四、時序圖分析

4.1 預分頻器時序

4.2 計數器時序

4.3 計數器無預裝時序（無影子寄存器）

4.4?計數器有預裝時序（有影子寄存器）

五、RCC時鐘樹?

六、開發步驟

七、定時器函數

八、實驗

8.1定時器定時中斷

8.2定時器外部時鐘

一、TIM（Timer）定時器簡介

①定時器可以對輸入的時鐘進行計數，并在計數值達到設定值時觸發中斷
②16位計數器、預分頻器、自動重裝寄存器的時基單元，在72MHz計數時鐘下可以實現最大59.65s的定時

計數器：執行計數定時的一個寄存器，每來一個時鐘，計數器加1

預分頻器：對計數器的時鐘進行分頻，讓這個計數更加靈活

自動重裝寄存器：計數的目標值，計多少個時鐘來申請一次中斷
③不僅具備基本的定時中斷功能，而且還包含內外時鐘源選擇、輸入捕獲、輸出比較、編碼器接口、主從觸發模式等多種功能
④根據復雜度和應用場景分為了高級定時器、通用定時器、基本定時器三種類型

二、定時器類型

2.1基本定時器結構

主模式觸發DAC功能：把定時器的更新事件映射到觸發輸出TRGO(Trigger Out)的位置，TRGO直接接到DAC的觸發轉換引腳上，這樣就不需要通過中斷來觸發DAC轉換了。實現了硬件的自動化。??

?通用定時器和高級定時器除了向上計數模式，還有向下計數模式和中央對齊模式

2.2通用定時器結構

2.3高級定時器結構

三、定時中斷基本結構

四、時序圖分析

4.1 預分頻器時序

計數器計數頻率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)

4.2 計數器時序

計數器溢出頻率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

計數器時間：(PSC + 1)(ARR + 1)/CK_PSC

4.3 計數器無預裝時序（無影子寄存器）

4.4?計數器有預裝時序（有影子寄存器）

五、RCC時鐘樹?

作用：產生和配置時鐘，將配置好的時鐘發送到各個外設系統

開發技巧：

在SystemInit函數中，首先啟動內部8MHz時鐘為系統時鐘運行，然后再啟動外部時鐘，進入PLL鎖相環進行倍頻，8MHz倍頻9倍，得到72MHz，鎖相環輸出穩定之后，選擇鎖相環輸出為系統時鐘，這樣就把系統時鐘由8MHz變成了72MHz。

實際問題：

如果外部晶振出現問題，程序時鐘慢了大概10倍，定時器定時1s，結果過了大概10s才進中斷。是因為現在是以內部時鐘8MHz運行的

六、開發步驟

①RCC打開時鐘

②選擇時基單元的時鐘源

③結構體配置時基單元（預分頻器，自動重裝器，計數模式）

④配置輸出中斷控制，允許更新中斷輸出到NVIC

⑤配置NVIC，在NVIC中打開定時器中斷的通道，并分配一個優先級

⑥運行控制，使能計數器

⑦寫定時器中斷函數

七、定時器函數

=====================================================================

=================================基本函數=============================

void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);

//定時器恢復缺省配置

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

//時基單元初始化

//第一個參數：某個定時器，第二個參數：結構體

void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

//把結構體變量賦默認值

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

//使能計數器

//第一個參數：TIMx選擇定時器，第二個參數：使能或失能

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);

//使能中斷輸出信號（中斷輸出控制）

//第一個參數：TIMx選擇定時器，第二個參數：哪個中斷輸出，第三個參數：使能或失能

=====================================================================

=========================配置時鐘輸入的函數=============================

void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);

//選擇內部時鐘

void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

//選擇ITRx其他定時器時鐘

//第一個參數：選擇配置哪個定時器，第二個參數：選擇要接入哪個定時器

void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);

//選擇TIx捕獲通道的時鐘

//第一個參數：TIMx，第二個參數：TIMx具體哪個引腳，第三、四個參數：輸入極性和濾波器

void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter);

//ETR通過外部時鐘模式1輸入時鐘

//第一個參數：TIMx，第二個參數：外部觸發預分頻器，第三、四個參數：輸入極性和濾波器

void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler,?
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

//ETR通過外部時鐘模式2輸入時鐘

//第一個參數：TIMx，第二個參數：外部觸發預分頻器，第三、四個參數：輸入極性和濾波器

void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter);

//單獨配置ETR引腳的預分頻器、極性、濾波器

//第一個參數：TIMx，第二個參數：外部觸發預分頻器，第三、四個參數：輸入極性和濾波器

=====================================================================

===================更改關鍵參數函數（預分頻值，自動重裝載值）==============

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

//修改預分頻值

//第一個參數：TIMx，第二個參數：預分頻值，第三個參數：寫入模式

void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);

//修改計數器的計數模式

//第一個參數：TIMx，第二個參數：新的計數器模式

void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

//自動重裝器預裝功能配置

//第一個參數：TIMx，第二個參數：預裝功能使能或失能

void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);

//給計數器值

//第一個參數：TIMx，第二個參數：計數器值

void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);

//給自動重裝器寫入值

//第一個參數：TIMx，第二個參數：自動重裝值

uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);

//獲取計數器值

uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);

//獲取預分頻值

=====================================================================

============================獲取和清除標志位函數========================

//主函數

FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);

//中斷函數

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

八、實驗

8.1定時器定時中斷

實驗現象：1s計數加一

代碼實現：

Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Timer_Init(void)
{/*一、RCC開啟時鐘*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);/*二、選擇時基單元的時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);//選擇內部時鐘/*三、配置時基單元(預分頻器，自動重裝器，計數模式)*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//采樣頻率（內部時鐘+時鐘分頻）//不分頻TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//計數器模式TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;//ARR自動重裝器值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;//PSC預分頻器值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重復計數器值（高級定時器才有）TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);/*避免剛初始化就進入中斷（復位就是1，而不是0）*/TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);/*四、配置輸出中斷控制，允許更新中斷輸出到NVIC*/TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//開啟更新中斷到NVIC的通路/*五、配置NVIC，在NVIC打開定時器中斷的通道，分配優先級*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;//中斷通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*六、運行控制，使能計數器*/TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}/*中斷函數模板
void TIM2_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);}
}
*/

Timer.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"uint16_t Num;int main(void)
{OLED_Init();Timer_Init();OLED_ShowString(1,1,"Num:");OLED_ShowString(2,1,"CNT:");while (1){OLED_ShowNum(1,5,Num,5);OLED_ShowNum(2,5,TIM_GetCounter(TIM2),5);//觀察CNT計數器值的變化情況}
}void TIM2_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET){Num ++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);}
}

8.2定時器外部時鐘

方法：定時器指定的外部引腳輸入一個方波信號，來提供定時器計數的時鐘?

實驗現象：利用對射式紅外傳感器來手動模擬一個外部時鐘，用擋光片，依次遮擋、移開來模擬一個方波，定時器計數值(CNT)逐次加一，當CNT到9后，產生一次中斷，Num加一，CNT清零重新計數

代碼實現：

Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Timer_Init(void)
{/*一、RCC開啟時鐘 + GPIOA的初始化*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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);/*二、選擇時基單元的時鐘源*/TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);//通過ETR的外部時鐘模式2，不分頻，不反向（高電平/上升沿有效），外部觸發濾波器/*三、配置時基單元(預分頻器，自動重裝器，計數模式)*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1;//ARR自動重裝器值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;//PSC預分頻器值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重復計數器值TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);/*避免剛初始化就進入中斷（復位就是1，而不是0）*/TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);/*四、配置輸出中斷控制，允許更新中斷輸出到NVIC*/TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);/*五、配置NVIC，在NVIC打開定時器中斷的通道，分配優先級*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*六、運行控制，使能計數器*/TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}/*查看CNT的值*/
uint16_t Timer_GetCounter(void)
{return TIM_GetCounter(TIM2);
}/*中斷函數模板
void TIM2_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);}
}
*/

Timer.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);
uint16_t Timer_GetCounter(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"uint16_t Num;int main(void)
{OLED_Init();Timer_Init();OLED_ShowString(1,1,"Num:");OLED_ShowString(2,1,"CNT:");while (1){OLED_ShowNum(1,5,Num,5);OLED_ShowNum(2,5,Timer_GetCounter(),5);//觀察CNT計數器值的變化情況}
}void TIM2_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET){Num ++;TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);}
}