STM32基础学习笔记-Timer定时器面试基础题5

第五章、TIMER

常见问题

1、基本概念：什么是定时器 ？作用 ？分类 ？

2、时基单元 ？组成 ？计数模式 ？溢出条件 ？ 溢出时间计算 ？

3、systick原理 ？代码讲解 ？

4、systick与hal_delay的关系 ？为什么不能再中断里使用中断 ？

5、看门狗原理？独立看门狗 ? 窗口看门狗 （下限 0x3f）？

6、RTC ？

7、定时器框图 ？基础、通用、高级的区别 ？

1、定时器

定时->计数

1.定时器分类

三种： 高级定时器（TIM1,TIM8）、通用定时器(TIM2~TIM5)以及基本定时器(TIM6、TIM7)区别：高级定时器具有捕获/比较通道和互补输出，通用定时器只有捕获/比较通道，基本定时器没有以上两者。

计数器模式：通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。

①向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。

②向下计数模式：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。

③中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。

2.定时器框图

四个大的部分：时钟产生器部分、时基单元部分、输入捕获部分以及输出比较部分

时钟产生器：STM32的定时器有四种时钟源：

①内部时钟(CK_INT)

②外部时钟模式：外部触发输入(ETR)

③内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

④外部时钟模式：外部输入脚(TIx)

3.输出比较通道（PWM）

有两种模式：边沿对齐模式以及中心对齐模式

频率*周期＝1

72MHz的时钟，代表它发射的方波，一秒钟发72000000个方波；

通过方波的个数去计时，就把计数和计时关联了起来；

一个方波的时间72*10的六次方之一秒，可以算出n个方波的时间；

如果某段时间经过了72个方波，就意味着已经经历了1M分之一秒

这样理解，就可以把计时和计数划一个等号

4.定时器

它的计数在某种意义上等于计时

核心组件：时基单元；

时基单元由三个部分组成，第一个部分是预分频器，作用都是对时钟做除法，就是进行分频；第二个是ARR，重装载寄存器；最后一个是CNT，也就是计数寄存器；这三个设备完成定时器的核心功能；

首先，给它一个初始的时钟源，给它一个72M的频率，想要得到1M的频率，那就用预分频器将初始的时钟源除以72；计数要计1M次，将这个1M的次数首先放在重装载寄存器中，计数寄存器进行计数的同时，不停地和ARR进行对比，次数正确的时候，就进行更新事件这么一个处理。

计算思路：比如问，8M的ALK，定时1ms

首先，单位化统一：s

列公式：1/CLK PSCARR=t

得出PSC*ARR等于？ 最后合理分配：PSC/ARR

5.计数模式

第一种：向上计数模式：CNT++ ->ARR

CNT等于0，CNT一直加，直到和ARR一样大，最后更新事件，

它的溢出条件（也就是停止计数，触发更新事件：CNT＝ARR）；

第二种、计数方式是：向下计数：

首先让CNT等于ARR，然后让CNT去趋近于0，就是向下计数模式

在这个模式里，CNT初始值＝ARR，对CNT进行–，直到CNT=0,触发更新事件；向下计数的溢出条件就是CNT==0;

第三种：中心对称计数

6.内核定时器

为系统提供时钟，和延时函数有关；

（滴答定时器），不管什么定时器，都离不开时基单元（PSC.ARR.CNT还需要加上一个更新中断）

代码当中寻找；内核定时器的时钟源是内部的一个高速时钟（16M），它的ARR是16000；CNT是0，向上计数；

更新中断：tick++（用来给hel_delay做延时）(每次tick++都代表过了1ms)两次gettick相当于毫秒级的延时，这是本质；

两个用法：第一个是通过修改systick handler的优先级（提高优先级）来实现中断嵌套，就可以在中断中使用延时函数；

第二个用法是自定义延时函数：重写ARR和CNT的代码，分别可以实现毫秒级延时和微秒级延时以及秒级延时；

第二个外设：

2、看门狗

（分为独立看门狗和窗口看门狗）

当代码出现异常或者跑飞的时候，让计算机自动复位

这里重点是，如何实现计算机的自动复位

一个时基单元，看门狗是向下计数的，看门狗启动的时候，CNT的初始值会等于ARR，喂狗的程序也是让CNT等于ARR，如果CNT==0，就会触发复位（程序正常的时候，CNT永远都不等于0）

当程序异常的时候，喂狗的代码就无法执行，此时必然会出现CNT==0的情况，触发条件让计算机进行复位；

1.窗口看门狗

0x3f（64） 它的上限是ARR，也就是我们自己设置的值，窗口看门狗的CNT也会从ARR向0减少，它的喂狗时间必须在窗口期内，0x3f这点设置为更新事件，这时会有一个中断产生，此时喂狗行为进行；

3、RTC

实时时钟：

外部时钟芯片：稳定

专供电供：纽扣电池

专供晶振：32.768k

反映的信息：年、月、日、时、分、秒

内部的时基单元，年月日时分秒不停累加，前提是不断电

需求：定时器每隔1s，打印或者闪烁一次

cubemx：选择一个定时器、

分频定时：clk，psc，arr怎么选择，设置一个合理的值

与定时器相关的nvic打开

uart/gpio

keil：定时器中断开关（只需要打开一次

更新回调函数）

4、定时器分类（三种）

第一种是内核定时器：systick

专用定时器有独立看门狗和窗口看门狗，只需要看代码和应用层，寄存器这儿不用看，只需要到应用层就足够了（应用层相关配置部分）（面试问，你说你用过uart，你用的时候，使用到了哪些：hal库中在使用uart时，在初始化uart时，需要配置的参数：答案都在keil的代码里面，自己课后去寻找）

专用看门狗还有讲到了一个RTC

常用定时器：基础定时器、通用定时器以及高级定时器

如果定时器只弄了时基单元，那就是基础定时器，

如果还有输入通道和输出通道，就是有输入捕获功能和输出比较功能（就是生成PWM波）主动向外发出一些方波，单片机有能力自己创造波形并且输出这个波；有以上两个额外功能的，就叫做通用定时器；

高级定时器，专门为电机服务；电机有专门的通道，实现“刹车”，如果电机要停止，会有一个瞬间的停止，电机具有刹车功能，芯片有意识地迎合这个功能（多一个接口）

此外，高级定时器还有一个死区功能，还能输出互补通道

5、PWM

脉冲宽度调制

每种波，都有自己的周期和频率，这两个可以决定这个波的高电平和低电平的时间

占空比：t1/t*100%，在整个方波的周期内，高电平所占时间的比值

脉冲：时基单元来确定一个波的周期t

周期可以由时基单元分配：分频定时去控制

宽度：高电平的时间t1

调制：动态地改变占空比->应用场景：呼吸灯的亮度，逐渐变亮再逐渐变暗 改变占空比就是改变高电平的持续时间，

比较值：计数为100个，PWM1模式：令CNT在0到x的时候，为高电平，x到100为低电平；；；PWM2模式：x到100的时候为高电平；0到x为低电平

应用：呼吸灯：本质：控制led灯高电平的时间（动态改变占空比）

6、实验

1、systick与han_delay 代码解析

2、RTC

HAL_RTC_GetTime()

HAL_RTC_GetDate()

3、独立看门狗

HAL_IWDG_Refresh()

4、窗口看门狗

HAL_WWDG_Refresh()

HAL_WWDG_IRQHandler()

HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback()

#include <stdio.h>

void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

{

HAL_WWDG_Refresh(hwwdg);

printf(“dog eat now…\n”);

HAL_Delay(2000);

printf(“dog eat end…\n”);

}

（ 不喂狗时，只会打印部分值，因为不喂狗时会触发中断，然后直接复位）

5、基础定时器 ：1s延时

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim14)

HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()

void delay_us(uint16_t nus){ // 利用CNT进行微秒延时

__HAL_TIM_SetCounter(&htim14,0);

__HAL_TIM_ENABLE(&htim14);

while( __HAL_TIM_GetCounter(&htim14)< nus);

__HAL_TIM_DISABLE(&htim14);

}

6、通用定时器 PWM : 呼吸灯 ( 微秒级延时 )

HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);

__HAL_TIM_SetCompare();

6、通用定时器 PWM : 呼吸灯 ( 微秒级延时 )

HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);

__HAL_TIM_SetCompare();