【江科大】STM32：定时器中断

文章目录

  • TIM（Timer）定时器
    • 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型
      • 基本定时器
      • 通用定数器
    • 高级定时器
  • 时钟（时钟电路）的作用是什么：
    • 设置定时器触发中断普通方法：
    • 预分频器时序
    • 缓冲寄存器
    • 计数器时序
    • 如何判断是否使用预装功能
    • 计数器无预装和有预装的区别
  • 配置时钟树
    • STL配置时钟树步骤：
    • 如果外部时钟出问题，会出现什么现象？
  • 定时器相关的库函数
  • 初始化定时器
  • 定时器外部时钟

TIM（Timer）定时器

  • 功能：定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
  • HZ 和ms的单位转换：1ms = 1KHZ 1MZ = 1000KHZ 1ms = 1000us
  • 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器（记录多少个时钟申请中断）的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s（72/65536/65536 ，再取倒数）的定时
    T ：时钟分频后的周期 ，n：重装计数值 t：可计时的时长
    T = 1/f t = n*T （16位计数器，字节数65535）
  • 如果嫌不够长，Stm32支持级联模式，一个定时器的输出当作另一个计数器的输入。三个定时器级联，34万亿年
  • 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含
  1. 内外时钟源选择、
  2. 输入捕获（用来测量方波频率）、
  3. 输出比较（产生PWM波形，用于驱动舵机，直流电机）、
  4. 编码器接口（能够更加方便的读取正交编码器的输出波形，应用于在编码测试）、
  5. 主从触发模式等多种功能

根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

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基本定时器

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通用定数器

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高级定时器

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时钟（时钟电路）的作用是什么：

单片机的运行需要一个脉冲信号，作为自己执行指令的触发信号。可以理解为，单片机收到一个脉冲，就执行一次或多次指令。
而这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出，组成该电路最关键的器件晶振，是一种高精度，高稳定度的振荡器，街上一定的外界电路可以生成频率和峰值稳定的正弦波。这就给单片机提供了脉冲。
所以时钟就是给的单片机提供脉冲，从而使它执行指令。
51单片机和stm32
51不需要配置时钟，因为一个时钟开启所有功能都可以用。就相当只有一个总开关，且默认为开启状态。
32默认为关闭，不同的功能使用不同的时钟，因此需要用哪个就开启哪个时钟。

  • 内部时钟
    一般采用的都是11.0592MHZ的晶体振荡器作为震荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只需要连接一个晶振和两个电容。对频率作微调。
  • 外部时钟：
    ETR，ITRX TLX
  • 时基单元：（构成了最基本的计数计时电路）

设置定时器触发中断普通方法：

普通方法：
设置定时器触发中断，每隔一段事件在程序中调用代码手动触发一次DAC转换，然后DAC输出 。但会影响主程序运行和其他中断的响应。
改进，定时器设计了主模式
因此定时器设计了主模式，使用它可以把这个更新事件映射到触发输出TRGO口上，触发TRGO直接接到DAC的触发转换引脚上，从而定时器的更新不需要触发中断来触发FAC转换了。
编码器接口：读取正交编码器的输出波形
捕获比较寄存器：输入捕获和比较电路共用

预分频器时序

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缓冲寄存器

  • 计数器无预装时序（没有缓冲寄存器）

  • 计数器有预装时序 （有缓冲寄存器）

  • 缓冲寄存器的功能：
    实现每隔几个周期再更新一次。
    之前是，每个周期都更新，对更新信号再分频

  • 作用：
    缓冲寄存器才是真正起作用的寄存器，比如再某个时刻把预分频器寄存器由0该1，如果此时立刻改变分频系数，就会导致前半段和后半段分频不一致，缓存计数器的作用就是，改变后不会立刻生效，等待本次计数结束，产生更新时间，预分频的值才会传进去，下一轮计数才生效。
    包含有缓冲寄存器的有：

  1. 预分频器（psc）
  2. 自动重装寄存器
  3. REP寄存器
  4. 捕获比较寄存器（且它可以设置用还是不用）

计数器时序

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如何判断是否使用预装功能

通过设置ARPE位

计数器无预装和有预装的区别

无预装：自动加载寄存器突然更改，将FF改为36
计数的目标值就从FF变为36，因此计数寄存器增加到目标值36就自动更新，重新计数
有预装：自动加载寄存器突然更改，当F5突然改为36，计数寄存器仍然
累计到F5，完成本次计数，才更新计算下一轮计数。

配置时钟树

主函数执行之前会先运行一个systemInit函数：用来配置时钟树

  • 左边是时钟的产生电路
    ：四个振荡源
  • 右边是时钟的分配电路
    中间就是系统时钟，72MHZ
  • 外部石英振荡器比内部RC振荡器更稳定，都是给系统提供脉冲。
    在这里插入图片描述

STL配置时钟树步骤：

1.选择内部8MHZ给系统时钟（绿色路线），系统暂时以8MZH运行。2.在开启外部时钟（红色路线）进入PLL锁相环进行倍频，8MHZ倍频9倍，得到72MHZ，等到锁相环输出稳定，选择锁相环输出为系统时钟，这样就将系统时钟从8MHZ切换到72MHZ。

如果外部时钟出问题，会出现什么现象？

程序的时钟慢了10倍。定时器设定为1S，结果10秒后才有中断。
因为没有了外部时钟，内部那就是以8MHZ运行，相比于72MHZ满了10倍。
（外部晶振引脚焊短路）
CSS：用来切换时钟。检测外部时钟的运行状态，如果外部出问题了，那就该时钟为内部，保证程序运行。
即便APB1选择的是，但是有分支判断它的分频系数，最终输出仍然是72MHZ，因此可以的出，不论是基本，通用还是高级定时器，内部基准时钟都是72MHZ。请添加图片描述

请添加图片描述

定时器相关的库函数

//时基单元
void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);
//定时器时基单元初始化，就是配置自动重装器，预分频器，计数器，第一个参数：选择某个定时器，
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
//可以把结构体变量赋默认值
void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
//运行控制：启动时基单元
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//使能中断控制 第二个参数：哪个中断函数
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);


//时钟源的选择
//下面6个函数指的就是最左边的绿色那三个，选择时钟
void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);
//第二个参数，选择输入捕获通道
void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);
 //第二个参数：选择TIX具体的某个引脚，第三个：输入的极性 第四个：输入的滤波器（对于外部引脚，都会有极性选择和滤波器）
void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,
                                uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);
                        //外部触发预分频器
void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,
                             uint16_t ExtTRGFilter);
void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, 
                             uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);
                        //用来单独配置，预分频器，极性和滤波器的
void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,   uint16_t ExtTRGFilter);

//单独设置预分频值的函数     第二个参数：选择写入模式，预分频器有缓冲寄存器，写入的值只有在更新事件后才有效。
   //所以这里的写入模式可以选择听从安排，在更新事件后生效，或写入后，手动产生一个更新事件，让这个值立刻生效。
void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);
//用来改变计数器的计数模式
void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);
//自动重装器预装功能配置，有预装还是不预装是可以选择的
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//给计数器写入一个值
void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);
//给自动重装器写入一个值
void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);
//获取计数器的值
uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);
//获取预分频值
uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);
//获取标志位和清楚标志位
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

初始化定时器

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定时器外部时钟

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