STM32基本定时器原理及应用：led实现精确延时

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-02-25 08:36 21阅读 0赞

### TIM6/7 ###

*  前言
 *  1.定时器概念
 *  2.基本定时器结构TIM6/7
 *   *  2.1 时钟源
     *  2.2 计数器时钟
     *  2.3 计数器
     *  2.4 自动重装载寄存器
 *  3.定时时间计算
 *  4.定时器初始化结构体
 *  5.实验：精确定时的led闪烁(==无中断==)
 *  6.实验：精确定时的led闪烁(==有中断==)
 *  后记

# 前言 #

在前面我们说了系统滴答定时器(systick)。这里说定时器(TIM)。  
关于这两个的区别如下：  
1.systick属于内核上的外设。TIM是片上外设。  
2.systick计数值为24位，且只能向下递减计数。TIM计数值位16位，且有向上计数(TIM6/7)，可以向上也可以向下技术(除了TIM6/7以外其他计数器)。  
3.systick通常为操作系统服务。

# 1.定时器概念 #

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。  
基本定时器 TIM6 和 TIM7 是一个 16 位的只能向上计数的定时器，只能定时，没有外部 IO。  
通用定时器 TIM2/3/4/5 是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，每个定时器有四个外部 IO。  
高级定时器 TIM1/8是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，还可以有三相电机互补输出信号，每个定时器有 8 个外部 IO。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 2.基本定时器结构TIM6/7 #

基本定时器 TIM6 和 TIM7 还可以为DAC(数模转换器提供时钟).  
就内部结构讲解：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 2.1 时钟源 ##

定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK\_INT，经 APB1 预分频器后分频提供，如果  
APB1 预分频系数等于 1，则频率不变，否则频率乘以 2，库函数中 APB1 预分频的系数是 2，即 PCLK1=36M，所以定时器时钟 TIMxCLK=36\*2=72M。

## 2.2 计数器时钟 ##

定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK\_CNT，用来驱动计数器计数。 PSC 是一个16 位的预分频器，可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。  
具体计算方式为： CK\_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)

## 2.3 计数器 ##

计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

## 2.4 自动重装载寄存器 ##

自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。  
这里要说明一点，定时器溢出后可以产生中断也可以不产生。具体的区别会在下面的程序中说明。

# 3.定时时间计算 #

定时器的一次定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。  
计数器在 CK\_CNT 的驱动下，计一个数的时间则是 CK\_CLK 的倒数，等于： 1/（TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于： 1/（CK\_CLK \* (ARR+1）)。  
即（ARR+1）*(PSC+1)/TIMxCLK。  
如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来 记 录 中 断的 次 数，那 么 就 可 以计 算 出我们 需 要 的 定时 时 间等于 ：  
（ARR+1）*(PSC+1)/TIMxCLK\*time。

# 4.定时器初始化结构体 #

对定时器外设建立了四个初始化结构体，基本定时器只用到其中一个即 TIM\_TimeBaseInitTypeDef，其他三个我们在通用/高级定时器章节讲解。

typedef struct {
        
    	uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器
    	uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式
    	uint32_t TIM_Period; // 定时器周期
    	uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频
    	uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
    } TIM_TimeBaseInitTypeDef;

1.预分频器时钟源经该预分频器才是定时器时钟，它设定TIMx\_PSC 寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535，实现 1 至 65536 分频。  
2.定时器计数方式，可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数，即 TIMx\_CNT 只能从 0 开始递增，并且无需初始化  
3.定时器周期，实际就是设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为 0 至 65535。  
4.时钟分频，设置定时器时钟 CK\_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比，基本定时器没有此功能，不用设置。  
5.重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。

注意：影子寄存器的引入是ARM的一个特点。在框图表示上下面有一个阴影。  
这表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器：一个是我们可以写入或读出的寄存器，称为预装载寄存器，另一个是我们看不见的、无法真正对其读写操作的，但在使用中真正起作用的寄存器，称为影子寄存器.数据手册介绍预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，即两者是连通的(permanently)，或者在每一次更新事件(UEV)时才把预装载寄存器的内容传送到影子寄存器。

# 5.实验：精确定时的led闪烁(无中断) #

前面我们说了，定时器溢出之后可以中断也可以不中断，那么不中断，就去查询它的溢出标志位(TIM\_FLAG\_Update)。  
bsp\_basetim.h内容：

#ifndef __BSP_BASETIM_H
    #define __BSP_BASETIM_H
    
    #include "stm32f10x.h"
    
    
    /********************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
    //计时1ms
    #define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
    #define            BASIC_TIM_Prescaler         (72-1)
    
    
    #else  // 使用基本定时器TIM7
    #define            BASIC_TIM                   TIM7
    #define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
    #define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM7
    #define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
    #define            BASIC_TIM_Prescaler         71
    
    
    #endif
    
    void BASIC_TIM_Config(void);
    
    void TIM_Delay_Ms( __IO uint32_t ms);
    
    
    #endif /* __BSP_BASETIM_H */

bsp\_basetim.c内容：

#include "bsp_basetim.h"
    
    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);
    	
    		// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = BASIC_TIM_Period;	
    
    	  // 时钟预分频数为
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BASIC_TIM_Prescaler;
    	
    		// 时钟分频因子 ，基本定时器没有，不用管
        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    		
    		// 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置
        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
    		
    		// 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管
    		//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
    	
    	  // 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);
    		
    		while( TIM_GetFlagStatus(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update)==RESET	);
    		
    }
    
    void TIM_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)//计时多少ms，在这里传递参数
    {
        
    	uint32_t i;
      for (i=0; i<ms; i++) 
    	{
        
    			BASIC_TIM_Config();
    	}
    }

main.c内容：

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>
    #include "bsp_led.h"
    #include "bsp_basetim.h"
    
    
    int main(void)
    {
        
    	// 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72M。
    	LED_GPIO_Config();
    	
    	while(1)
    	{
        
    		//GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT, LED_G_GPIO_PIN);
    		LED_G(ON);
    		//Delay(0xFFFFF);
    		TIM_Delay_Ms(500);
    		
    		//GPIO_ResetBits(LED_G_GPIO_PORT, LED_G_GPIO_PIN);
    		LED_G(OFF);
    		//Delay(0xFFFFF);
    		TIM_Delay_Ms(500);
    	}
    }

# 6.实验：精确定时的led闪烁(有中断) #

1-基本定时器产生500MS定时  
2-在中断函数里面让LED反转

bsp\_basetim.h内容：

#ifndef __BSP_BASETIM_H
    #define __BSP_BASETIM_H
    
    #include "stm32f10x.h"
    
    
    /********************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_Period            (1000-1)//定时500 ms
    #define            BASIC_TIM_Prescaler         (36000-1)
    #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
    #define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
    #define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM7
    #define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
    #define            BASIC_TIM_Prescaler         (36000-1)
    #define            BASIC_TIM_IRQ               TIM7_IRQn
    #define            BASIC_TIM_IRQHandler        TIM7_IRQHandler
    
    #endif
    
    void BASIC_TIM_Init(void);
    
    
    #endif /* __BSP_BASETIM_H */

bsp\_basetim.c内容：

#include "bsp_basetim.h"
    /*
    
    1-基本定时器产生500MS定时
    2-在中断函数里面让LED反转
    
    编程要点
    1-配置时基初始化结构体
    2-开启定时器更新中断（即定时时间到了）
    3-配置中断优先级
    4-使能定时器
    5-编写中断服务函数
    6-编写main函数
    
    */
    
    // 中断优先级配置
    static 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
        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);
    }
    
    static 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);
    	
    		// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = BASIC_TIM_Period;	
    
    	  // 时钟预分频数为
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BASIC_TIM_Prescaler;
    	
    		// 时钟分频因子 ，基本定时器没有，不用管
        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    		
    		// 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置
        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
    		
    		// 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管
    		//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
    	
    	  // 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);
    }
    
    void BASIC_TIM_Init(void)
    {
        
    	BASIC_TIM_NVIC_Config();
    	BASIC_TIM_Config();
    }

主函数内容都是一样的。

# 后记 #

基本定时器，只具备最基本的定时功能。产生中断或DMA操作。驱动DAC。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230209/d3b8770d197b4d279468565a964c3040.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20230209/99b21fc23cbd44fc966bc96a1c3e7df7.png