GD32自學筆記：5.定時器中斷

? ? ? ? 定時器中斷功能主要是兩點：

????????1.怎么配置的定時器中斷時間間隔；

????????2.中斷里長什么樣

一、定時器中斷配置函數

? ? ? ? 直接在bsp_basic_timer.c里找到下面函數：

void basic_timer_config(uint16_t pre,uint16_t per)
{/* ò????ü?úμ?ê±??T = 1/f, ?¨ê±ê±??time = T * ?ü?úéè?¤·??μ?μ??pre,?ü?ú??pertime = (pre + 1) * (per + 1) / psc_clk*/timer_parameter_struct timere_initpara; 							// ?¨ò??¨ê±?÷?á11ì?/* ?a??ê±?ó */rcu_periph_clock_enable(BSP_TIMER_RCU); 							// ?a???¨ê±?÷ê±?ó/* CK_TIMERx = 4 x CK_APB1  = 4x50M = 200MHZ */rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4); // ?????¨ê±?÷ê±?ótimer_deinit(BSP_TIMER);														  // ?′???¨ê±?÷/* ?????¨ê±?÷2?êy */timere_initpara.prescaler = pre-1;                    //  ê±?ó?¤·??μ?μ 0-65535   psc_clk = CK_TIMER / pretimere_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;     // ±??μ????                  timere_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;  // ?òé???êy    timere_initpara.period = per-1;                       // ?ü?ú  /* ?úê?è?2???μ?ê±oòê1ó?  êy×???2¨?÷ê1ó?μ?2é?ù?μ?ê????μ?·??μ±èày */timere_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;     // ·??μòò×ó         /* ??óD?????¨ê±?÷2?óD ?????ax￡??í???′x+1′???è??D?? */    timere_initpara.repetitioncounter = 0;							  // ???′??êy?÷ 0-255  timer_init(BSP_TIMER,&timere_initpara);								// 3?ê??ˉ?¨ê±?÷/* ?????D??ó??è?? */nvic_irq_enable(BSP_TIMER_IRQ,3,2); 									// éè???D??ó??è???a 3,2/* ê1?ü?D?? */timer_interrupt_enable(BSP_TIMER,TIMER_INT_UP);       // ê1?ü?üD?ê??t?D?? /* ê1?ü?¨ê±?÷ */timer_enable(BSP_TIMER);
}

????????定時器中斷初始化流程：

啟用定時器時鐘
- 代碼：rcu_periph_clock_enable(BSP_TIMER_RCU);
- 功能：開啟定時器模塊的時鐘（BSP_TIMER_RCU?定義了具體定時器外設，如 TIMER0）。
- 說明：通過 RCU（Reset and Clock Unit）模塊為定時器提供時鐘信號。
配置定時器時鐘分頻
- 代碼：rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);
- 功能：設置定時器時鐘為 APB1 時鐘的 4 倍（4 × 50MHz = 200MHz）。
- 說明：定時器時鐘頻率（CK_TIMER）決定計數速度，影響定時精度。
復位定時器
- 代碼：timer_deinit(BSP_TIMER);
- 功能：將定時器寄存器復位到默認狀態，確保無殘留配置。
- 說明：清除之前的配置，為新設置做準備。
配置定時器參數
- 代碼：
  timer_parameter_struct timere_initpara; timere_initpara.prescaler = pre-1; // 預分頻值 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?timere_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; // 邊沿對齊 timere_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; // 向上計數 timere_initpara.period = per-1; // 周期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? timere_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; // 時鐘分頻因子 timere_initpara.repetitioncounter = 0; // 重復計數器? ? ? ? ? ? timer_init(BSP_TIMER, &timere_initpara);
- 功能：
  - 定義并初始化定時器參數結構體?timer_parameter_struct。
  - 設置預分頻值 (pre-1)，定時器計數頻率 = CK_TIMER / (pre)。
  - 配置為邊沿對齊模式（TIMER_COUNTER_EDGE）和向上計數（TIMER_COUNTER_UP）。
  - 設置周期值 (per-1)，決定定時器溢出周期，定時時間 = (pre × per) / CK_TIMER。
  - 時鐘分頻因子為 1（TIMER_CKDIV_DIV1），不額外分頻。
  - 重復計數器為 0（repetitioncounter = 0），無重復計數，適用于基本定時器。
  - 調用?timer_init?初始化定時器寄存器。
- 說明：定時時間計算公式為?time = (pre × per) / CK_TIMER，例如，若?pre=20000,?per=10000, CK_TIMER=200MHz，則?time = (20000 × 10000) / 200,000,000 = 1秒。
配置中斷優先級
- 代碼：nvic_irq_enable(BSP_TIMER_IRQ, 3, 2);
- 功能：啟用定時器中斷（BSP_TIMER_IRQ），設置 NVIC 中斷優先級為搶占優先級 3，子優先級 2。
- 說明：確保定時器中斷能夠被 CPU 響應，優先級決定中斷處理順序。
使能定時器更新中斷
- 代碼：timer_interrupt_enable(BSP_TIMER, TIMER_INT_UP);
- 功能：啟用定時器更新事件中斷（TIMER_INT_UP），當計數器溢出時觸發中斷。
- 說明：更新事件發生在計數器達到?per-1?并溢出時，觸發中斷處理程序。
啟動定時器
- 代碼：timer_enable(BSP_TIMER);
- 功能：使能定時器，開始計數。
- 說明：定時器按照配置的頻率和周期運行，定期觸發中斷。

二、中斷函數

? ? ? ? 同樣在bsp_basic_timer.c中的中斷函數如下：

void BSP_TIMER_IRQHANDLER(void)
{/* ?aà?ê??¨ê±?÷?D?? */if(timer_interrupt_flag_get(BSP_TIMER,TIMER_INT_FLAG_UP) == SET){timer_interrupt_flag_clear(BSP_TIMER,TIMER_INT_FLAG_UP);  // ??3y?D??±ê???? /* ?′DD1|?ü */gpio_bit_toggle(PORT_LED2,PIN_LED2);                      // ·-×aledprintf("BSP_TIMER_IRQHANDLER!\r\n");          						// ′??ú′òó?BSP_TIMER_IRQHANDLER!}
}

? ? ? ? 定時器中斷函數在執行功能前主要進行了兩個操作：

檢查中斷標志
- 代碼：if(timer_interrupt_flag_get(BSP_TIMER, TIMER_INT_FLAG_UP) == SET)
- 功能：檢查定時器?BSP_TIMER?的更新中斷標志位（TIMER_INT_FLAG_UP）是否置位（SET）。
- 說明：
  - 更新中斷標志在定時器計數器溢出時自動置位，表示一次定時周期完成。
  - 條件判斷確保只處理更新中斷，避免誤處理其他中斷類型。
  - BSP_TIMER?是預定義的定時器，此處對應的是TIMER5,由歷史會話中的?basic_timer_config?配置。

清除中斷標志
- 代碼：timer_interrupt_flag_clear(BSP_TIMER, TIMER_INT_FLAG_UP);
- 功能：清除定時器的更新中斷標志位。
- 說明：
  - 清除標志位以確保下一次中斷能夠正確觸發。
  - 如果不清除，中斷可能持續觸發，導致程序異常或死鎖。
  - 這是中斷服務函數的標準操作，防止重復進入中斷。

三、如何調用

? ? ? ? 在main.c里面只需要配置一下?basic_timer_config函數就行，調用代碼如下：

basic_timer_config(20000,10000);  // ?¨ê±?÷3?ê??ˉ

定時時間公式：time = (pre × per) / CK_TIMER
代入參數
pre = 20000 (實際預分頻系數 19999 + 1)
per = 10000 (實際周期 9999 + 1)
CK_TIMER = 200,000,000 Hz
time = (20000 × 10000) / 200,000,000 = 200,000,000 / 200,000,000 = 1 秒

? ? ? ? 運行后可以看到串口一直在輸出:

? ? ? ? 并且開發板上對應的LED2在閃爍

四、思考

為什么常常使用ADC時不直接放在?`while(1)`?主循環中使用?`delay`?控制采樣間隔？

? ? ? ? 不是不行，也可以，但是：

延時不精確，受主循環影響
- 在主循環中使用?delay_ms(500)?等軟件延時函數時，延時基于 CPU 空閑循環（如空指令循環）實現，但實際時間會因編譯優化、系統時鐘偏差或中斷干擾而抖動（例如，串口中斷或 GPIO 操作可能打斷延時，導致采樣間隔不均勻）。
- 問題：采樣間隔（如每 500ms 采樣一次）無法嚴格控制，可能導致數據采集不均勻，影響信號處理精度（如歷史會話中提到的 ADC 采樣）。
- 示例：若主循環中插入其他任務（如 LED 控制），延時函數會阻塞整個 CPU，造成采樣時機漂移。
阻塞主循環，降低系統響應性
- delay?是“忙等待”（busy-waiting），CPU 在延時期間完全閑置，無法處理其他任務（如用戶輸入、通信或外設事件）。
- 問題：在多任務環境中（如實時控制系統），主循環被阻塞會導致系統響應遲鈍，甚至錯過關鍵事件。例如，定時器中斷每 1 秒觸發 LED 翻轉，若也需要ADC 采樣用?delay?阻塞 500ms，主循環就無法及時響應其他中斷。
- 效率低：CPU 利用率低下，浪費資源，尤其在低功耗應用中不友好。
不適合實時性和周期性要求
- ADC 采樣往往需要固定間隔（如傳感器數據采集），主循環的軟件延時無法保證硬件級精度，受溫度、電壓等因素影響。
- 問題：在高速采樣場景（如音頻或電機控制），間隔抖動可能導致數據失真或系統不穩定。若 ADC 采樣直接用?delay，與定時器中斷（1 秒間隔）沖突，可能干擾整體流程。

為什么ADC采樣常放到定時器中斷中？

精確的硬件定時
- 定時器使用硬件計數器（如?basic_timer_config(20000, 10000)?配置 1 秒間隔），基于系統時鐘（CK_TIMER = 200MHz）精確控制中斷觸發時機，間隔誤差極小（納秒級）。
- 優勢：不受主循環影響，確保 ADC 采樣嚴格周期性（如每 500ms 觸發一次），提高數據一致性和精度。定時器可自動重載，無需軟件干預。
非阻塞執行，提高系統效率
- 中斷服務函數（如?BSP_TIMER_IRQHANDLER）在定時器溢出時自動調用，執行 ADC 采樣后快速返回，主循環繼續運行其他任務。
- 優勢：避免阻塞，支持多任務并行。例如，歷史會話中定時器中斷可用于 ADC 觸發采樣，同時主循環處理串口輸出或 LED 控制，CPU 利用率高。結合 DMA（直接內存訪問）可進一步自動化數據傳輸，減少 CPU 負擔。
增強實時性和可擴展性
- 中斷優先級機制（如 NVIC 設置搶占優先級 3）確保 ADC 采樣及時響應，適用于實時系統（如工業控制）。
- 優勢：易于調整間隔（修改?pre?和?per?參數），并支持多通道采樣（如定時器觸發 ADC 多通道）。1 秒中斷可擴展為 500ms ADC 采樣，結合?timer_interrupt_enable(BSP_TIMER, TIMER_INT_UP)?實現周期觸發。