【STM32】HAL库 CubeMX教程---基本定时器 定时

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


实验目标:

通过CUbeMX+HAL,配置TIM6,1s中断一次,闪烁LED。


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:

  1. 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。

  2. 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。

  3. 驱动数模转换器(DAC):可用于驱动DAC,以产生精确的模拟信号。

  4. 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。

  5. 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

        这里使用现有的CubeMX工程,略过工程配置部分。

        如果学习如何新建CubeMX工程, 可以参考下面文章:

        STM32CubeMX新建一个工程_STM32F103

        STM32CubeMX新建一个工程_STM32F407

        使用CubeMX对定时器进行定时配置,过程相当简单便捷。

        我们只需配置几个重要参数:时钟源、PSC、ARR、中断。

1、配置参数

参数讲解:

        ① Prescaler(预分频系数):即PSC寄存器值。简单地理解:内部时钟分频后再给CNT计数器使用,用于控制每一脉冲的时间。按上文内容得知,STM32F407的TIM2时钟是84M,在设置预分频为84后,计数器脉冲频率: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。

        当计数器(CNT)的值,达到周期值(ARR)时,就会触发中断。

        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,硬件自动运行,不用干预,我们只需大概地知道工作过程、原理:

        ① 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。

        ② 当寄存器CNT的计数值==设定的自动重装载值ARR,就会产生溢出中断。

        ③ 发生溢出中断时,CNT值被硬件置0,开始新一轮计数; 硬件自动找寻中断服务函数入口。

        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

        如上所述,基本定时器,只有一种中断(CNT向上计数,达到ARR值),所以也只有一个中断回调函数:

        HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();

        当CNT值==周期值(ARR),即1周期结束,硬件自动调用中断服务函数,继而调用回调函数。

        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的计数器溢出中断(即1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。

4、思路优化:

        上述操作,将会每1s进入1000次中断,当发现变量cnt累加到1000后,才反转LED。

        频繁地出入中断,大大地浪费着芯片运行资源。本篇如此设计,仅为了直观地展示和理解。

        我们在设计时,应该尽量地节省运行资源。

        上面的定时操作,有多种优化的方法,这里使用下面的操作:

        psc改为8400(计数脉冲0.0001s),ARR改为10000(1万个脉冲组成1周期)。 

        然后,修改回调函数,取消计数判断那部分。

        这样修改后,将会每1s进入1次中断,调用回调函数1次,能有效地节省运行资源。

        

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