超乎你想象的Stm32中的TIM定时器（基础篇）
2020-03-13 21:12:43 #STM32

注：本文属博主学习时所作笔记，内容源大参考于野火的《零死角玩转STM32F103》以及部分网络资料，笔记内容仅作为自己参考，免去频繁查询参考手册的麻烦，如有错误，还请指出！

定时器分类

STM32F1 系列中，除了互联型的产品，共有 8 个定时器，分为基本定时器，通用定时器和高级定时器。

类别 定时器 分辨率 计数器类型 预分频系数 产生DMA 捕获/比较通道 互补输出
高级定时器 TIM1，TIM8 16位 向上/向下 1~65535 可以 4 有
通用定时器 TIM2~TIM5 16位 向上/向下 1~65535 可以 4 无
基本定时器 TIM6，TIM7 16位 向上 1~65535 可以 0 无

基本定时器

  1. 时钟源 TIMxCLK由APB1预分频提供，库函数中 APB1 预分频系数为 2 ，定时器时钟TIMxCLK = 36 * 2 =72

  2. 计数器时钟 CK_CNT 经 PSC 得到，PSC是16位预分频器，可对 TIMxCLK 进行1~65536 之间任意一个数进行分频：CK_INT=TIMxCLK/(PSC + 1)

  3. 计数器 CNT 是一个16位的计数器，只能向上计数，最大值位65535，计数值到达自动重装载寄存器时，产生更新时间，清零重新计数

  4. 自动重装载寄存器 ARR 是一个16位计数器，存放最大计数值，到达此值，如果开启中断，则定时器产生中断

定时时间计算

定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。这里用定时 500ms 作为例子：

  • 设置PSC预分频器为 72 - 1 = 71 MHz，则定时器频率为 72M/(PSC + 1) = 1 MHz
  • 设置 ARR = 1000 - 1，0 ~ 999，计数1000次
  • 中断周期 T = 1000 * 1 / 1000000 = 1 ms，（1MHz 周期为 1 ns）

定时器初始化结构体

基本定时器只用到TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体：

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typedef struct {
    uint16_t TIM_Prescaler; 		// 预分频器
    uint16_t TIM_CounterMode; 		// 计数模式，向上或向下
    uint32_t TIM_Period; 			// 定时器周期
    uint16_t TIM_ClockDivision; 	// 外部时钟分频
    uint8_t TIM_RepetitionCounter; 	// 重复计算器，高级寄存器专用
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

而且只用到两个成员TIM_Prescaler和TIM_Period，也就是定时器分配器设置和定时器周期（自动重装载寄存器值）。

代码实例——实现 1s 定时

初始化基本定时器

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/********************基本定时器 TIM 参数定义，只限 TIM6、 7************/

#define BASIC_TIM6 		// 如果使用 TIM7，注释掉这个宏即可

#ifdef  BASIC_TIM6 		// 使用基本定时器 TIM6
#define BASIC_TIM 						TIM6
#define BASIC_TIM_APBxClock_FUN 		RCC_APB1PeriphClockCmd
#define BASIC_TIM_CLK 					RCC_APB1Periph_TIM6
#define BASIC_TIM_IRQ 					TIM6_IRQn
#define BASIC_TIM_IRQHandler 			TIM6_IRQHandler

#else 					// 使用基本定时器 TIM7
#define BASIC_TIM 						TIM7						// 定时器
#define BASIC_TIM_APBxClock_FUN 		RCC_APB1PeriphClockCmd		// 时钟函数
#define BASIC_TIM_CLK 					RCC_APB1Periph_TIM7			// 时钟
#define BASIC_TIM_IRQ 					TIM7_IRQn					// 中断源
#define BASIC_TIM_IRQHandler 			TIM7_IRQHandler				// 中断服务函数

#endif
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void BASIC_TIM_Config(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

    // 开启定时器时钟，即内部时钟 CK_INT=72M
    BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);

    // 自动重装载寄存器周的值(计数值)
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;

    // 累计 TIM_Period 个频率后产生一个更新或者中断
    // 时钟预分频数为 71，则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71;

    // 其余三个结构体变量，基本定时器没有，不用管

    // 初始化定时器
    TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 清除计数器中断标志位
    TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update);

    // 开启计数器中断
    TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);

    // 使能计数器
    TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE);

    // 暂时关闭定时器的时钟，等待使用
    BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, DISABLE);
 }

把定时器设置自动重装载寄存器 ARR 的值为 1000，设置时钟预分频器为 71，则驱动计数器的时钟： CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M，则计数器计数一次的时间等于：1/CK_CNT=1us，当计数器计数到 ARR 的值 1000 时，产生一次中断，则中断一次的时间为： 1/CK_CNT*ARR = 1ms。

定时器中断优先级配置 

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// 中断优先级配置
void BASIC_TIM_NVIC_Config(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    // 设置中断组为 0
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
    // 设置中断来源为基本定时器
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ ;
    // 设置主优先级为 0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    // 设置抢占优先级为 3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 }

定时器中断服务程序 

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void BASIC_TIM_IRQHandler (void)
{
    if ( TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET ) {
        time++;
        TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update);
    }
}

定时器中断一次的时间是 1ms，定义一个全局变量 time 表示中断次数。实现一个 1s 的定时，只需判断 time 是否等于 1000 即可， 1000 * 1ms = 1s。然后把 time 清 0，重新计数，在最后，需要将中断标志位清除掉。

主函数

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int main(void)
{
    /* led 端口配置 */
    LED_GPIO_Config();

    /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 定时配置 */
    BASIC_TIM_Config();

    /* 配置基本定时器 TIMx,x[6,7]的中断优先级 */
    BASIC_TIM_NVIC_Config();

    /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 重新开时钟，开始计时 */
    BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);

    while (1) {
    	if ( time == 1000 ) { 
        	/* 1000 * 1 ms = 1s 时间到 */
            time = 0;
            /* LED1 取反 */
            LED1_TOGGLE;
        }
    }
 }

代码实例——获取指令执行时间

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