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STM32定时中断

继续跟着 江科大自化协 学习STM32。

注意

有的定时器使用APB1，有的定时器使用APB2

前置知识

TIM（Timer）定时器
16位计数器、预分频器（Pre-Scaler）、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时
如果觉得定时器时间不够，可以用定时器级联，最大定时时间将会变为$59.65*65536^2$
还不够？还可以再级联一个……最大定时时常变为几亿年……

定时器分为高级定时器、通用定时器、基本定时器三中类型：
定时器类型
对于STM32F103C8T6而言，它拥有TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
定时中断的基本结构

细谈定时器

如何看图

带有“影子”的寄存器，都是带有缓冲寄存器的寄存器。

缓冲寄存器？

缓冲寄存器又名影子寄存器
有了缓冲寄存器，只有当更新事件发生时，寄存器本体才会将自己的值更新为缓冲寄存器中写入的值。
用不用缓冲寄存器可以设置。
通过设置ARPE位，可以选择是否使用预装功能。

基本定时器

基本定时器
PSC、CNT、自动重装载寄存器构成了时基单元。时基单元由内部时钟（单片机上的晶振）提供信号，通过分频器不断输出高电平信号使得CNT自增加一。

实际分频系数=预分频器系数+1

CNT是16位的。
自动重装寄存器（ARR，Auto Reload Register）：写入的计数目标。
当CNT=自动重装值时，CNT清零，并会产生一个中断，这个中断成为更新中断，发往NVIC。用带折线箭头的UI来表示这一中断信号。同时还会产生一个更新事件，可以触发内部其他电路的工作。
基本定时器的主从模式触发，能在不受程序的控制下运行。

例如，主模式触发DAC，可以利用更新事件，让更新信号传输到TRGO（Trigger Out）的位置，TRGO接到DAC的触发引脚上，进行转换。不需要软件参与，不干扰正常程序的运行，也不会影响到其它中断。

通用定时器

通用定时器
通用定时器的时基单元与基本定时器相同。
计数器的技术模式不止向上计数这一种。还有向下计数、中央对齐模式。

  • 向下计数：从自动重装寄存器的值开始，当高电平计数信号（时钟信号）输入时，计数器减一
  • 中央对齐模式：（计数信号/时钟信号不断输入时）CNT从0开始增加，到自动重装寄存器的值时触发中断和事件，然后开始减少，回到0时又会触发一次中断和事件，然后再开启下一轮循环。

定时中断、内外时钟源、触发输入

如果选择外部时钟，那么时钟信号需要通过ETR引脚输入。也可以通过CH1引脚的边沿（Edge）获得时钟。
如果需要触发输入，那么应该用TRGI。当然，时钟级联也可以走这条通道。
如果要时钟级联：
初始化TIM3为主模式，将它的更新事件映射到TRGO上；然后初始化TIM2，选择ITR2，选择外部时钟模式1，并让对应TIM3的TRGO。
始终还可以通过TI1FPn获得（如TI1FP1）。TI1FP1（2）可以读取正交编码器的输出波形。

复杂的电路主要是为了扩展和方便一些特殊的使用场景
外部时钟通过ETR引脚输出即可

输入捕获和输出比较寄存器

捕获/比较n寄存器左侧是输入捕获电路，右侧是输出比较电路。
有四个接口：CH1~CH4
输入捕获和输出比较不能同时使用，所以输出接口共用。

高级定时器

高级定时器
和通用寄存器大部分相似。
加了个重复次数计数器，可以实现每隔几个计数周期去发生一次更新或中断。相当于对计数器的输出分了一次频。
右侧添加了几个互补的输出接口，能输出相反的PWM波。三相无刷电机狂喜。

DTG（Dead Time Generate，死区生成器）：为了防止直通现象，在CHn开关的一瞬间，产生一定时长的死区，使得这对互补的引脚都关闭，防止直通现象。
刹车输入：给电机驱动提供安全保障，若BKIN输入，或内部时钟失效，则会自动切断输出，保护电机驱动。

时序

预分频器时序

即使预分频制寄存器从0变成了1，STM32的分频器也要等到触发更新事件后才会改变分频系数。
也就是说，当触发更新事件后，改变后的分频值才会起作用。
预分频器时序

计数器技术频率：

就是前面的那条Warning

计时器时序

注意

更新中断会带带有更新中断标志（UIF），记得Clear一下

计时器时序
计数器溢出频率：

这就不得不要提一下计数器无预装时序和有预装时序了

无预装时序

咕咕咕，我就放个图片
无预装时序

有预装时序

咕咕咕，我再放个图片
有预装时序

RCC时钟树

来看看RCC时……我滴妈耶！
RCC时钟树
但是感谢ST，他们封装了函数SystemInit()！

时钟安全系统

简称CSS（Clock Security System），负责切换时钟，监测外部时钟的运行状态，如果外部的失效，自动切换成内部的。
在刹车输入时，也有CSS的身影。

注意

如果你发现自己的计时器满了大概十倍左右，那么可能是外部72MHz晶振失效了，系统自动启用了内部的8MHz晶振

时钟分频电路

72MHz进入AHB总线，AHB有个预分频器，在SystemInit里配置的分配系数为1，则AHB的时钟就是72MHz，然后进入RPB1总线，这里配置的分频系数是2，则这里的频率是72/2=36MHz。
但是！下面有个支路——若干APB与分频系数=1，则频率不变，否则频率×2。这条支路单独为TIM2~7开通
因此，无论是何种计时器，频率都是72MHz（如果SystemInit中的默认配置没有改的话……）

RCC_APBxxxPeriphClockCmd

代码中的RCC_APB1/2PeriphClockCmd作用的地方就是图中的外设时钟使能。

其他部分

还有给ADC、SDIO提供时钟的电路，在AHB后边那一堆的上部。

以下内容由原来的“STM32定时中断2”合并而来。

stm32f10x_tim.h

  • TIM_DeInit(TIM_TypeDef*)
  • TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef*)
  • TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*, TIM_TimeBaseInitTypeDef*)：配置时基单元
  • TIM_Cmd(TIM_TypeDef*, FunctionalState)：使能/失能计数器
  • TIM_ITConfig(TIM_TypeDef*, uint16_t, FunctionalState)：中断输出控制
  • TIM_InternalClockConfig(TIM_ TypeDef*)：选择内部时钟，
  • TIM_ITRXExternalClockConfig(TIM_ TypeDef* ,uint16_t)：选择ITRx其他定时器
  • TIM_TIXExternalClockConfig(TIM_ TypeDef* ,uint16_t ,uint16_t ,uint16_t)：选择TIx捕获通道的时钟
  • TIM_ETRClockMode1Config(TIM_ TypeDef* , uint16_t ,uint16_t, uint16_ t)：选择外部时钟模式1输入
  • TIM_ETRC1ockMode2Config(TIM_ TypeDef* ， uint16_t, uint16_t , uint16_t)：选择外部时钟模式2输入
  • 一些用于清除中断标志位的函数

其它的一些函数都是用来单独修改某些设置的，例如TIM_PrescalerConfig()写预分频值。

示例一

我们首先来做一个简单的中断程序。
配置内部时钟->设置内部时钟模式->配置时基单元->中断输出控制->配置NVIC
定时器定时中断

main.c

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// #includes

uint16_t num;

void main(void){
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	while (1){
		OLED_ShowNum(1, 1, num, 5);
		OLED_ShowNum(2, 2, TIM_GetCounter(TIM2), 5);				// 获取计数器的值
	}
}

// 中断函数
void TIM2_IRQHandler(void){
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){
		num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	}
}

timer.c
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#include <stm32f10x.h>
void Timer_Init(void){
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
	// 定时器初始化
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);									// 选择内部时钟（定时器上电后默认用内部时钟,可省略）
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;		// 指定时钟分频 - 滤波器的参数 && 信号延迟 && 极性
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;	// 计数器模式（向上计数）
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;				// 自动重装器的值（“周期”），-1由公式得来
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;				// 预分频器，-1由公式得来（在10KHz下记1w个数）
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;			// 重复计数器
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);							// 手动清除更新中断标志位

	// 使能中断
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);						// 开启更新中断到NVIC的通路
	// NVIC
	NVIC_PeriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;					// 选择中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChanneCmd = ENABLE;					// 中断通道是使能还是失能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;		// 抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;				// 响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	// 启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
/*
// 中断函数
void TIM2_IRQHandler(void){
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	}
}
*/

这里有一些需要注意的问题

注意

TIM_TimeBaseInit()在调用的最后会生成一个更新事件，目的是更新我们初始化的值，但这样会导致上电后直接就进一次中断。
调用TIM_ClearFlag(TIMx, TIM_FLAG_Update);即可解决此问题

示例二

定时器外部时钟

main.c

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// #includes

uint16_t num;

void main(void){
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	while (1){
		OLED_ShowNum(1, 1, Timer_GetCounter(), 5);
	}
}

timer.c
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#include <stm32f10x.h>
void Timer_Init(void){
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 定时器初始化
	TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x00);	// 上升沿/高电平，不用滤波器
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;		// 指定时钟分频 - 滤波器的参数 && 信号延迟 && 极性
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;	// 计数器模式（向上计数）
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1;					// 自动重装器的值（“周期”），-1由公式得来
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;				// 预分频器，-1由公式得来（在10KHz下记1w个数）
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;			// 重复计数器
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);							// 手动清除更新中断标志位

	// 使能中断
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);						// 开启更新中断到NVIC的通路
	// NVIC
	NVIC_PeriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;					// 选择中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChanneCmd = ENABLE;					// 中断通道是使能还是失能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;		// 抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;				// 响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	// 启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

uint16_t Timer_GetCounter(void){
	return TIM_GetCounter(TIM2);
}

/*
// 中断函数
void TIM2_IRQHandler(void){
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	}
}
*/

STM32定时中断

https://jensentsts.github.io/2022/12/03/STM32定时中断1/

作者

勇敢梧桐树

发布于

2022-12-03

更新于

2023-07-09

许可协议

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