【STM32】HAL库 CubeMX 教程 --- 高级定时器 TIM1 定时

news/2024/4/15 5:21:18/文章来源:https://blog.csdn.net/qq_49053936/article/details/136537711

实验目标:

通过CUbeMX+HAL,配置TIM1,1s中断一次,闪烁LED。


一、常用型号的TIM时钟频率

1. STM32F103系列:

  • 所有 TIM 的时钟频率都是72MHz;
  • F103C8不带基本定时器,F103RC及以上才带基本定时器。

2、STM32F407系列:

  • TIM1、8、9、10、11的时钟频率是168MHz;
  • 其它TIM的时钟频率是84MHz。    

二、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、主要参数配置

主要参数讲解:

        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,用于控制每一计数脉冲的时长。按上文内容得知,STM32F407的TIM1时钟是168M,在设置预分频为168后,计数脉冲频率:168MHz÷168=1MHz,即每秒产生1百万个计数信号,每个计数脉冲的时长:1秒/1M=1us。

        ② Counter Mode (计数方向):  向上计数;   

        ③ Counter Period (计数周期):  即ARR寄存器值,多少个计数脉冲作为1个波形周期。

        ④ Repetition Counter(重复计数器):   简单地理解,多少个周期才触发1次中断;

        ⑤ 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

        高级定时器,和通用定时器不同,即使没有使能通道,也有多种中断。

        本篇只使用了周期更新中断,如下图,  打勾: update interrupt (更新中断) 。

        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。


三、编写代码

        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、中断

        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TIM1。

        如下图,在while前,添加:

        HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1); 

        调用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)后,TIM1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TIM1的中断回调函数

        按上面CubeMX的配置,我们使用了周期中断(计数器CNT溢出),当中断触发时,硬件会自动调用相关的中断服务函数,而中断服务函数里,CubeMX的工程会调用回调函数: 

        HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();

        即: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,我们无需干预。

        我们只需在工程中任意一个c文件里编写这个回调函数。

        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TIM2的判断部分;

        如果工程中没有这个函数,增加即可。

        注意: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、优化思路:

        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:

        方法1:原参数不改,重复计数器Repetition Counter改为1000, 即1000个周期才产生1次中断;

        方法2:psc改为16800(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。

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