学习笔记STMF4 TIMER定时器（使用开发板立创天空星STMF4）

#定时器的介绍

#怎么去理解定时器的预分频系数

#使用定时器实现完成触发中断

#定时器触发中断基本函数配置

#在使用TIMER 触发中断的时候为什么不需要配置EXTI中断这个选项

#使用定时器完成输出PWM

#PWM基本知识介绍

#函数配置生成PWM

这个系列所有笔记用来记录，笔者学习过程中，产生的疑惑，个人的理解，同时掺杂着个人理解，希望对各位读者姥爷有帮助，参考文章连接在最后

#定时器的介绍

这是一张，数据手册里面的定时器框图，里面是定时器这个外设的整体运作模式，比较重要。

TIMER 定时器单片机开发的一种常用外设，定时器类型分为高级定时器通用定时器基本定时器这三种，这里需要注意的是，只有高级定时器，通用定时器，具有四个输出通道，这四个通道对应四个引脚，总的来说就是一个定时器，可以作用四个引脚，让这四个引脚，使用定时器的功能，具体功能注释如下。

输入捕获（input captuer）测量输入PWM 频率间隔波形

输出比较（input compare）用于输出PWM

PWM输出(pwm generation) 用于输出PWM，与上者相同

单脉冲模式(one-pluse mode output)

同时这里要注意，基本定时器，没有能力使用以上四个功能，主要用于驱动DAC，可以参考下文数据手册，读者姥爷们，那有的读者姥爷就要问了，定时器不同的类型，到底有什么具体的不同，具体参考中文数据手册，手册连接放在最后

高/普定时器，上面这个多功能描述，最为常用的定时器，作用其实是，输出比较输出PWM，定时器触发中断，本篇主要简单介绍，定时器，以及使用STMF4完成举例。

#定时器预分频系数，周期相关介绍

这一部分其实对应着时基单元，PSC：预分频系数，对timer时钟（CK_PSC）进行分频结果为cnt CNT:计时器时钟（这里注意不是，定时器时钟）ARR：自动重装载值，当CNT的值达到ARR的值就会触发中断，具体计算公式如下

CK_CNT=CK_PSC/(PSC+1)

这里解释一下为什么PSC要+1，PSC预分频系数 16位寄存器取值0~65535之间，在软件中赋值结构体变量 PSC 后面通常是跟-1的，所以在公式中，给+1了（个人看法）所以就+1，这些东西就是 TIM_TimeBaseInitTypeDef，这个结构体变量需要配置的东西,需要注意的是，ARR就是TIM_Period，也就是自动重装载值，当CNT计数到达，ARR，会重头开始计数。

#使用定时器实现完成触发中断

#定时器触发中断基本函数配置

首先，我们来看一下，timer.c文件中的介绍配置流程，然后我们按照这个流程进行，函数配置，

void Timer_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//EBABLE TIMER3 ClockTIM_TimeBaseInitTypeDef TimerBaseInitStructure;//配置  timer  struct 变量
TimerBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;	
TimerBaseInitStructure.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
TimerBaseInitStructure.TIM_Period  = 10000;
TimerBaseInitStructure.TIM_Prescaler  = 8400 - 1; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TimerBaseInitStructure);//初始化  timerNVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//配置 inturputer control 管理器
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update, ENABLE);//开启  timer3 中断	
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}

void TIM3_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET){ // {}中为中断处理printf("IRQHandler!!!\r\n");// 反转LED灯if( flag == 0 ){GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);flag = 1;}else{GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);flag = 0;}}TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
}

按照上述流程，这边配置好了，timer的初始化，然后配置，timer3 中断的响应函数，然后下面在配置，一下串口和板载LED

void uart1_init(uint32_t __Baud)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//IO口用作串口引脚要配置复用模式GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin           = GPIO_Pin_9;//TX引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode          = GPIO_Mode_AF;//IO口用作串口引脚要配置复用模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed         = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType         = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd          = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin           = GPIO_Pin_10;//RX引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode          = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed         = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType         = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd          = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);USART_InitTypeDef USART_InitStructure;//定义配置串口的结构体变量RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//开启串口1的时钟USART_DeInit(USART1);//大概意思是解除此串口的其他配置USART_StructInit(&USART_InitStructure);USART_InitStructure.USART_BaudRate              = __Baud;//设置波特率USART_InitStructure.USART_WordLength            = USART_WordLength_8b;//字节长度为8bitUSART_InitStructure.USART_StopBits              = USART_StopBits_1;//1个停止位USART_InitStructure.USART_Parity                = USART_Parity_No ;//没有校验位USART_InitStructure.USART_Mode                  = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//将串口配置为收发模式USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl   = USART_HardwareFlowControl_None; //不提供流控 USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//将相关参数初始化给串口1USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_RXNE);//初始配置时清除接受置位USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//初始配置接受中断USART_Cmd(USART1,ENABLE);//开启串口1NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//中断控制结构体变量定义NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                    = USART1_IRQn;//中断通道指定为USART1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 0;//主优先级为0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority         = 1;//次优先级为1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd                 = ENABLE;//确定使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//初始化配置此中断通道}

void LED_GPIO_Init(void)
{//板载LED引脚初始化配置RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType 	= GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed   = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_2);
}

这里基本配置完成之后，然后扔到main（）里面去调用，然后实验现象是，串口每秒打印IRQHandler，同时板载LED每秒进行闪烁。

#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include  "button.h"
#include  "exti.h"
#include "timer.h"
extern uint8_t  flag;//
void TIM3_IRQHandler(void);//声明末尾定义的函数int main(void)
{LED_GPIO_Init();board_init();uart1_init(9600);flag = 0;Timer_Init();while(1){}}

#在使用TIMER 触发中断的时候为什么不需要配置EXTI中断这个选项

EXTI（External interrupt/event controller)外部中断/事件控制器，片上外设之一，能够检测外部输入信号边沿产生变化时（上升下降），并由此产生中断，通常用于GPIO这种不能自己产生中断源的片上外设，而timer定时器这个片上外设本身可以产生中断源，自然也就使用不到 exti 在此产生中断源进行配置 timer 产生中断源 nvic 在进行配置在编写中断响应函数然后就能使用，所以timer定时器配置使用不到 exti 这个片上外设功能使用 exti 的配置流程如下本文实验中断流程如

GPIO （电平发声变化）-> EXTI（产生中断源） ->NVIC（配置中断优先级） ->IRQ(定义函数)

TIMER（产生中断源） ->NVIC（配置中断优先级） ->IRQ(编写中断响应函数)

总结：TIMER 片上外设本身可以产生中断源不需要在使用 EXTI 这个片上外设在此产生中断源所以不需要使用 EXTI 这个片上外设去产生中断源 EXTI这个片上外设一般用于检测 GPIO

引脚出现电平变化的时候触发产生中断源进行触发中断使用

#使用定时器完成输出PWM

#PWM基本知识介绍

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

这句话描述的是物理学中的动量守恒原理，同时也是PWM能够生成指定电压的原理，特别是在信号处理或控制系统分析中的应用。当两个形状不同的窄脉冲（可以理解为短暂且强度大的力或者能量输入）对一个具有惯性的系统施加作用时，如果它们的总冲量（即在时间上的力与持续时间的乘积，等于物体动量的变化量）相等，那么最终系统的行为——比如位移、速度或加速度变化——将基本相似，尽管输入的脉冲形状不同。

这反映了无论输入信号如何变化，只要总的动量转移是相同的，系统的响应将是类似的，因为系统的动态响应主要取决于冲量，而不是脉冲的具体形状。这也是工程设计中经常考虑的一种简化模型，PWM就像是BUCK电路，通过开关来控制电压稳定在指定的范围，而PWM是控制占空比，就是高电平的在整个周期内的占比，来控制整体输出电压，控制在指定范围输出，PWM（Pulse Width Modulation脉宽调制）

频率：PWM的频率是整个周期的倒数。

占空比：占空比是指一个周期内高电平所占的比例。

单片机高电平是 3.3V 低电平是 0V 那么问题来了，如果需要输出1.65V，那么就需要使用PWM这个模式输出电平，简单原理阐述，PWM输出不同电压电平，是利用高电平在一段时间周期里面的占比，这一段时间周期通常 ms为单位，从而显示出不同的电平，

50% 对应 3.3*0.5 =1.65V

60% 对应 3.3*0.6 = 1.98V

具体不同占空比，对应多少V电压就是这么换算的，

#函数配置生成PWM

timer，外设输出PWM，也就是定时器框图的这一部分，一个定时器的OC（输出比较），有四个引脚可以使用，进行输出PWM，也就是 TIM_CH1 TIM_CH2 TIM_CH3 TIM_CH4 ，

void PWM_GPIO_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_TIM3);//开启复用模式 GPIOB5不在作为 普通GPIO引脚使用  而是作为timer 输出PWM通道使用 }

void Time_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 1000;
TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 500 - 1; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct); }
void Timer_OCInit(void)
{
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = ENABLE;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);//输出通道2 InitTIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  
//enable  CC2R 也就是 TIM_SetCompare2(timx,cc2r)	就是开启这个函数TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3}

void pwm_breathing_lamp(void)
{uint32_t brightness = 0;// 当前亮度int step = 10;          // 亮度改变的步长// 逐渐增加亮度for(brightness = 0; brightness < 1000; brightness += step){TIM_SetCompare2(TIM3, brightness); // 使用TIM3的Channel 2delay_ms(10);}// 逐渐减少亮度for(brightness = 1000; brightness > 10; brightness -= step){TIM_SetCompare2(TIM3, brightness); // 使用TIM3的Channel 2delay_ms(10);}
}

int main(void)
{board_init();uart1_init(9600);PWM_GPIO_Init();Time_Init();Timer_OCInit();while(1){pwm_breathing_lamp();}
}

【立创·天空星STM32F407VET6】入门手册 - 飞书云文档 (feishu.cn)

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