目录
一、基本定时器的作用
二、常用型号的TIM时钟频率
三、CubeMX配置
四、编写执行代码
一、基本定时器的作用
基本定时器,主要用于实现定时和计数功能。作用包括:
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定时功能:可以产生周期性的中断,用于实现定时任务。例如,可以设置一个定时器每隔一定时间(如1秒)产生一次中断,用于执行周期性的任务,如数据采集、系统心跳等。
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计数功能:基本定时器可以对外部事件进行计数,如脉冲计数。这在测量频率、周期或者进行简单的事件计数时非常有用。
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驱动数模转换器(DAC):可用于驱动DAC,以产生精确的模拟信号。
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产生时基:基本定时器可以为系统提供时基,用于其他外设的同步操作。
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中断服务:通过配置基本定时器,可以在特定的时间点触发中断服务程序,执行特定的处理逻辑。
基本定时器结构简单,易于理解和使用。在STM32系列中,基本定时器(如TIM6和TIM7)是16位的向上计数定时器,它们只能向上计数,没有外部输入/输出通道,但可以用于简单的定时任务。通用定时器(如TIM2、TIM3、TIM4)和高级定时器(如TIM1和TIM8)则提供了更多的功能和灵活性。
二、常用型号的TIM时钟频率
1. 常用的STM32F103C8, 是不带TIM6、TIM7的, F103系列要RC起,才带基本定时器。
2. F103系列:所有 TIM 的时钟频率都是72MHz;
3. F407系列:TIM1、8、9、10、11的时钟频率是168MHz,其它TIM的时钟频率是84MHz.
三、CubeMX配置
通过CubeMX对基本定时器进行配置,过程相当简单。
只需配置3个重要参数:PSC、ARR、打开中断。
下面以“TIM6+每隔1秒执行LED闪烁”展开讲解,TIM7的操作是一致,只是名称不同。
1、配置参数
参数讲解:
① Prescaler(分频系数):即PSC寄存器值,用于控制每一脉冲的时间。如STM32F407的TIM6,按上文内容得知,时钟是84M。在设置预分频为84后,脉冲频率:84M/84=1MHz,即每秒产生1百万个脉冲信号,1秒/1M=1us, 即每1us产生一次脉冲信号。
② Counter Mode (计数方式): 向上计数
③ Counter Period (计数周期): 即ARR寄存器值,多少个脉冲作为1个波形周期。
④ auto-reload preload (自动重载值的预装载): 当改变周期值ARR时,是否等到下一个更新事件再写入数值,使得数值的更改不影响执行中的波形。
2、打开中断
基本定时器,只有一种中断,按下图,打勾即可。
注意:打勾中断后,生成的代码,只是帮我们添加了中断的配置; 而中断的开启,需要使用代码“手动”开启。
四、编写执行代码
代码共为3部分:初始化配置、开启TIM、中断回调函数。
1、初始化配置
CubeMX根据我们的配置,已生成好了初始化代码,我们不用管它。
如果想查看它的初始化实现过程,可以双击 "tim.c"。
2、开启TIM
谨记一个,当我们使用CubeMX配置外设功能时,它只是根据参数的配置生成初始化代码(即上面的第1步),而不会主动开启外设功能,特别是中断的开启,如TIM、ADC、UART等。
所以,我们需要在main.c中,“手动”开启TIM6。
如下图,在while前,添加:
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);
调用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6)后,TIM6就会开始工作。
下面是它的工作原理,自动进行的,不用干预,我们只需大概地知道工作过程、原理:
TIM会自动检测脉冲信号,每来一个脉冲,计数器CNT就会硬件自动加1。
当寄存器CNT的计数值==设定的自动重装载值ARR,就会产生中断(溢出中断)。
发生中断时,CNT值会被硬件清0,重新开始下一轮计数; 硬件自动找寻中断函数入口。
使用CubeMX生成的HAL代码,我们不需要像使用标准库时那样自己编写中断函数,CubeMX已帮我们整理好中断函数的跳转,只需要重写中断回调函数。
3、重写TIM6的中断回调函数
基本定时器,只有一种中断,所以也只有一个中断回调函数:HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();
我们可以在工程中任意一个c文件中编写它。
习惯上,会在main.c的尾部编写这个函数。
如下图,我们在main.c的 注释行 /* USER CODE BEGIN 4 */ 下面编写它。
如果工程中已有这个函数,我们只需在函数内增加TIM6的判断部分;
如果工程中没有这个函数,增加即可。
所有TIM的ARR溢出中断(即周期结束), 都会统一调用它。
在这个回调函数中,我们执行的动作是:每1000ms, 反转PB2电平(LED)。
如果你的开发板上,PB2引脚接的是 LED, 而且也初始化成输出模式,它就会每1秒闪烁1次。
特别地说明一个情况:
在前面CubeMX的配置中,我们的TIM6配置是:84MHz的时钟,84的分频值,1000的周期值。
这样,硬件上每个脉冲时长是1us,每1000个脉冲为1周期,即每1ms产生1次中断,调用这个回调函数。
然后,我们在回调函数中,为了实现1秒的执行,定义了一个cnt变量,每调用1次回调函数,cnt加1。当cnt==1000时,就执行闪灯动作。
这里要特别说明的是:我们不应该这样操作!
单片机,运行资源是很有限的。像STM32F407系列,168MHz。
这个回调函数,调用一次,大约300ns左右。如果按上面的设计,每秒调用1000次,那么每秒仅调用它就花费300us。
当任务少时,上面操作完全可行。但是当执行的中断多、实时性要求高时,这样就不适合了。
所以,我们设计单片机的代码时,要适当地考虑资源的消耗。