【STM32定时器（一）内部时钟定时与外部时钟 TIM小总结】

news2024/11/25 8:14:48

STM32 TIM详解

  • TIM介绍
  • 定时器类型
    • 基本定时器
    • 通用定时器
    • 高级定时器
    • 常用名词
    • 时序图
      • 预分频时序
      • 计数器时序图
  • 定时器中断配置图
      • 定时器定时
  • 代码调试
    • 代码案例1
    • 代码案例2

TIM介绍

定时器（Timer）是微控制器中的一个重要模块，用于生成定时和延时信号，以及处理定时事件。在STM32系列微控制器中，定时器通常用于以下几个方面：

  1. 定时器功能： 定时器可以生成精确的定时信号，用于定时器中断、PWM（脉冲宽度调制）、计时等应用。它可以产生周期性的计数器溢出事件，也可以产生比较匹配和捕获事件。

  2. PWM生成： 定时器可以用于产生PWM信号，用于控制电机速度、调光、音频产生等应用。

  3. 计时功能： 定时器可以用于测量时间间隔，计算时间延迟，或者用于定时测量外部事件的频率。

  4. 输入捕获和输出比较： 定时器可以用于捕获外部事件的时间戳，也可以用于与比较器进行比较，并产生相应的事件。

在STM32系列微控制器中，定时器模块非常灵活，通常包括多个独立的定时器单元，每个定时器单元都有自己的计数器、自动重载寄存器、预分频器、比较器等功能。此外，定时器模块通常还支持多种工作模式、计数模式和时钟源选择，可以满足各种不同的应用需求。

  • 定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
  • 16位计数器、预分频器、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（72MHZ/65535+1）*(65535+1)
    该公式后续会说明。
  • 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
  • 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

定时器类型

在这里插入图片描述

基本定时器

在这里插入图片描述

为何PSC+1？PSC为0则不分频即72MHz，为1 则分频率为36Mhz也即是72MHz/1+1 =36MHz，为2则分频为72Mhz/2+1=24MHz …最大值分频值为为65535 则72MHz/65535+1

默认情况下，定时器的输入时钟源（CK_INT）与定时器预分频器的输入时钟（CK_PSC）的时钟频率是相同的。

在STM32系列微控制器中，默认情况下，定时器的输入时钟源是微控制器的主时钟（一般是内部时钟源，比如HSI或者HSI16），而定时器预分频器的输入时钟则是来自于定时器输入时钟源。因此，如果没有对定时器的时钟源进行特别的配置，那么默认情况下，CK_INT和CK_PSC的时钟频率是相同的。

通用定时器

在这里插入图片描述

高级定时器

在这里插入图片描述

常用名词

CK_CNT_OV：时器计数器溢出频率，即定时器溢出的频率，通常以 Hz（赫兹）为单位。
CK_CNT: 定时器计数器时钟频率，即定时器计数器的输入时钟频率，通常以 Hz 为单位。
ARR : 自动重载寄存器的值，决定了定时器计数器溢出的周期。
CK_PSC: 定时器预分频器的输入时钟频率，通常也是定时器的输入时钟频率，在这里是72MHz,不需要我们处理。
PSC : 定时器预分频器的分频系数，决定了定时器计数器时钟频率。
这些参数的英文全称分别是：
- CK_CNT_OV: Timer Counter Overflow Frequency
- CK_CNT: Timer Counter Clock Frequency
- ARR: Auto-reload Register Value
- CK_PSC: Timer Prescaler Clock Frequency
- PSC: Prescaler Value
公式(重要 计算定时用):

输入时钟频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)
计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)   
将CK_CNT= CK_PSC / (PSC + 1)带入得到下式= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

时序图

预分频时序

在这里插入图片描述

计数器时序图

在这里插入图片描述

定时器中断配置图

在这里插入图片描述
需要一个一个配置，打通所在的线路配置即可。

定时器定时

计时1s如何设置计时？
1s=1/1Hz 即  t=1/f
f(频率)=计数器溢出频率;  t(时间)=1/f;  计时1s等于t=1/1(CK_CNT_OV) 故而f=CK_CNT_OV=1 ;此时CK_PSC / (PSC + 1) * (ARR + 1)=1   
又因为	CK_PSC 是预分频器的输入时钟频率，为72MHz，故而(PSC + 1) * (ARR + 1)=CK_PSC=72000000，凑PSC和ARR的值（但不要超过65535）使得式子成立即可。
这里PSC可以给7200-1  为什么-1？因为(PSC + 1) * (ARR + 1)式子PSC+1了，为了凑整数好计算取PSC=7200(注意：不要超过65535)。ARR+1=72000000/(PSC+1)=10000;

如此 1ms ,1 us的配置也就通过计算可以计算出了。

故而配置时基单元就可以这样写：

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//配置为向上计数
	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//这里随便配置个其中的参数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000;//Auto-Reload，重装值 ARR 其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7200;//预分频系数  根据上方公式计算  PSC，其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//这个是高级定时器才会用到的，通用随便给个直接给0
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);

在这里插入图片描述

代码调试

代码案例1

使用定时器，每1s进入一次定时器中断函数，完成Num++操作，并将它显示到OLED显示屏幕上。
Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
extern uint16_t Num; //Extern 声明变量在其他文件里（在main.c定义了），让编译器自己去找，这里引用的是main.c定义过的变量
void Timer_Init(void)
{
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//TIM2，通用计时器使能
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);//配置为内部时钟模式
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//配置为向上计数
	//@72MHz  1s
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//这里随便配置个其中的参数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000;//Auto-Reload，重装值 ARR 其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7200;//预分频系数PSC，其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//这个是高级定时器才会用到的，通用随便给个直接给0
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能定时器中断
	//下面这行程序后面还有中断使能开关，中断标志置1了，但后面的中断使能没开，也进不了中断，所以在使能开关前面清除就能达到目的
	TIM_ClearFlag( TIM2,TIM_FLAG_Update);//清除标志位，因为TIM_TimeBaseInit函数里有这样一句话
	/* Generate an update event to reload the Prescaler and the Repetition counter
	values immediately->立即 */ //就会导致刚初始化就进入中断，导致下方Num不是从0开始，而是从1开始。
    // TIMx->EGR = TIM_PSCReloadMode_Immediate;    因此需要清除标志位。
	//NVIC配置
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//分组2
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//配置为TIM2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能NVIC
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;//抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//响应优先级
	NVIC_Init(& NVIC_InitStructure);
	
	//一定记得启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}


void TIM2_IRQHandler(void)
{

	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		Num++;
		Num%=100;//100重新计时
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清楚标志位
	}
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"  
#include "Timer.h"
uint16_t Num;//定义Num,在Timer引用
int main()
{
    OLED_Init();
	Timer_Init();
	while(1)
	{
		OLED_ShowNum(1,1,Num,4);
	}

}

现象：每1s加一次。一直加到99，再加清零 继续从0开始
在这里插入图片描述

代码案例2

对射式红外，遮挡一次cnt加1次，满十次cnt清零 ，同时Num+1。

因为使用的是ETR外部时钟模式2，故而接线图Do->PA0（PA0有复用TIM2_ETR功能）
在这里插入图片描述
Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
extern uint16_t Num; //Extern 声明变量在其他文件里（在main.c定义了），让编译器自己去找，这里引用的是main.c定义过的变量


void Timer_Init(void)
{
	//TIM2通用定时器 时钟使能
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//TIM2，通用计时器使能
	//GPIO时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

	//外部时钟模式2使能
	TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_Inverted,0xff);//外部时钟模式2，下降沿触发,滤波 
	
	//GPIO配置
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//模式看手册的 GPIO章节的8.1.11 外设的GPIO配置中的TIM ETR
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入，手册给的浮空输入，但不建议，因为电平会跳个不停
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//PA0端口,因为PA0有TIM2_ETR复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	//时基单元配置
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//配置为向上计数
	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//这里随便配置个其中的参数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10-1;//Auto-Reload，重装值 ARR 其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=1-1;//预分频系数PSC，其值不得超过65536
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//这个是高级定时器才会用到的，通用随便给个直接给0
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能定时器中断
	//这个程序后面还有中断使能开关，中断标志置1了，但后面的中断使能没开，也进不了中断，所以在使能开关前面清除就能达到目的
	TIM_ClearFlag( TIM2,TIM_FLAG_Update);//清除标志位，因为TIM_TimeBaseInit函数里有这样一句话
	/* Generate an update event to reload the Prescaler and the Repetition counter
	values immediately->立即 */ //就会导致刚初始化就进入中断，导致下方Num不是从0开始，而是从1开始。
    // TIMx->EGR = TIM_PSCReloadMode_Immediate;    因此需要清除标志位。
	
	
	//NVIC配置
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//分组2
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//配置为TIM2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能NVIC
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//响应优先级
	NVIC_Init(& NVIC_InitStructure);
	
	//一定记得启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

/**
  * @brief    得到TIM2的计数值
  * @param    无  
  * @retval   计数器的值
  */
uint16_t Timer_GetCounter(void)
{
	return TIM_GetCounter(TIM2);
}

//模板
/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{

	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清楚标志位
	}
}
*/


解释一下Period与Prescaler的值的意义（以红外对射为例）

上述情况：Period为10-1（重传值9 为10时清零） ，Prescaler为1-1 不分频(频率)，假如改为2-1，频率就会比1-1变慢2倍，此时红外遮挡两次CNT才增加一次。

表示当红外对射遮挡一次，Timer_GetCounter加1

        当Timer_GetCounter到9时，再加1，就进入TIM更新事件中断，同时Timer_GetCounter清除为0

拓展：Period为M-1 ，Prescaler为N-1

表示当红外对射遮挡N次，Timer_GetCounter加1


个人总结复习使用，如果对你也有帮助，那可真是小舞的荣幸。

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