【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

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实验目标：

通过CUbeMX+HAL，配置TIM6，1s中断一次，闪烁LED。

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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。

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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.

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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。

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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。