05：（寄存器开发）定时器一

news2024/10/7 7:48:46

定时器

  • 1、系统定时器SysTick
    • 1.1、SysTick中断的使用
    • 1.2、使用SysTick制作延迟函数
  • 2、基本定时器
    • 2.1、基本定时器中断的使用
    • 2.2、使用基本定时器制作延时函数

1、系统定时器SysTick

1.1、SysTick中断的使用

①SysTcik系统滴答定时器和片上外设定时器不同，它在CPU内核中，如同NVIC和RCC一样，在使用它的时候，不需要在开启时钟，他们都内嵌在AHB系统时钟总线里面，因为一上电都已经开启了。
②SysTick是一个24位的向下计数器，而计数器的频率为AHB或者AHB/8。当重装载数值寄存器的值递减到0的时候（COUNTFLAG标志位由0变为1），系统定时器就产生一次中断（开启中断的情况下），以此循环往复。
③由于SysTick定时器在CPU内核里面，所以产生的中断源来源于CPU内部，我们在配置NVIC的时候不在需要配置中断源使能函数。

由于SysTick在CPU内部，所以使用手册里面没有介绍有关于它的寄存器，有关于它的介绍的手册在如下链接: link

如下图为：SysTick的控制和状态寄存器
在这里插入图片描述如下图为：SysTick的重装载值寄存器
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

如下为使用SysTick定时器中断实现LED每隔1s亮灭一次
①SysTick_Timer.c文件代码如下：

#include "stm32f10x.h"        
#include "LED.h"

/*
 * @Function：SysTick定时器的初始化
 */
void SysTick_Timer_Init(void)
{
    /* 1、配置时钟源：1 = AHB(72MHz),0 = AHB/8(9MHz) */
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_CLKSOURCE;//选用的72MHz
    
    /* 2、使能中断请求 */
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_TICKINT;
        
    /* 3、设置重装值，需要定时1s则重装值为72000000 > 2^24-1
       所以先定时1ms,则定时器1ms重装值为72000
    */
    SysTick->LOAD = 72000 - 1;
    
    /* 4、配置优先级 */
    NVIC_SetPriorityGrouping(4);
    NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn,0);
    
    /* 5、使能计数器*/
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE;
}

/*
 * @Function：中断服务函数：LED间隔1s闪烁
 */
void SysTick_Handler(void)
{
	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_COUNTFLAG;//清除标志位
    static uint16_t count = 0;
    count++;
    if(count == 1000)
    {
        count = 0;
        LED_Turn(LED0);
    }
}

②LED.c文件的代码如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "LED.h"

/*
 * PA0~PA7引脚的初始化
 */
void LED_Init(uint32_t PA_x)
{
	/* 1. 打开GPIOA的时钟 */
	RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;
	
	/* 2. 将PA0~PA7配置为通用输出开漏模式  */
	if(PA_x != PA_ALL)
	{
		GPIOA->CRL |= PA_x; 
		GPIOA->CRL &= ~(PA_x << 2);
	}else{
		GPIOA->CRL |= PA_ALL;
		GPIOA->CRL &= PA_ALL;
	}
	
}

/*
 * 点亮LEDx
 */
void LED_ON(uint16_t LEDx)
{
	GPIOA->ODR |= LEDx;
}


/*
 * 熄灭LEDx
 */
void LED_OFF(uint16_t LEDx)
{
	GPIOA->ODR &= ~LEDx;
}


/*
 * 翻转LEDx
 */
void LED_Turn(uint16_t LEDx)
{
	/* 如果是关闭那么就打开，如果是打开那么就关闭 */
	if((GPIOA->ODR & LEDx) == 0)//关闭
	{
		LED_ON(LEDx);
	}else{
		LED_OFF(LEDx);
	}
}

主函数文件的代码如下：

#include "stm32f10x.h"                
#include "OLED.h"
#include "SysTick_Timer.h"
#include "LED.h"

int main(void)
{
	OLED_Init();
    LED_Init(PA_0);
    SysTick_Timer_Init();
    
    LED_OFF(LED0);
    OLED_ShowString(1,1,"nihao");
    
	while(1)
	{
        
	}
}

实物演示效果如下：

SysTick_Interrupt

1.2、使用SysTick制作延迟函数

在这里插入图片描述

通过获取计时器里面的值来制作延迟函数，函数的形式参数为我们手动写入的计数器的重装值，当计时器里面的数值还没有减到0时，让其一直等待循环，当计时器里面的数值减到0时，让其跳出循环，任何关闭定时器。

①Delay.c文件的代码如下：

#include "Delay.h" 

/*
 * @Function：延迟函数us
 */
void Delay_us(uint16_t us)
{
    /* 1、设置时钟源 */
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_CLKSOURCE;//选用AHB（72MHz）
    
    /* 2、不需要中断 */
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_TICKINT;
    
    /* 3、给寄存器VAL写入数据，让标志位COUNTFLAG清零 */
    SysTick->VAL = 0;
    
    /* 4、设置重装值 */
    SysTick->LOAD = 72 * us;//1us来一个脉冲计数

    /* 5、使能定时器 */
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE;
    
    /* 6、等待计数器到0,标准位变为1，跳出循环 */
    while(!((SysTick->CTRL) & SysTick_CTRL_COUNTFLAG));
    
    /* 6、关闭定时器 */
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE;
}

/*
 * @Function：延迟函数ms
 */
void Delay_ms(uint16_t ms)
{
	while (ms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}

/*
 * @Function：延迟函数s
 */
void Delay_s(uint16_t s)
{
	while (s--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

②主函数文件代码如下：

/*
 * LED灯每隔1s闪烁一下，并且OLED上面的数值加1，加到10后重头开始加
 */
#include "stm32f10x.h"                
#include "OLED.h"
#include "LED.h"
#include "Delay.h"

int main(void)
{
    uint16_t Data = 0;
    LED_Init(PA_0);
	OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"Data:");
    LED_OFF(LED0);
	while(1)
	{
        LED_Turn(LED0);
        OLED_ShowNum(1,6,Data,2);
        Data++;
        if(Data == 11)
        {
            Data = 0;
        }
        Delay_ms(1000); 
	}
}

实物演示效果如下：

延迟函数

2、基本定时器

片上外设定时器：TIM6和TIM7是基本定时器。TM2~TIM5是通用定时器。TM1和TM8是高级定时器。而stm32f10c8t6只有定时器TIM1,TIM2,TIM3,TIM4。即1个高级定时器，3个通用定时器。
基本定时器TIM6和TIM7各包含一个16位自动装载计数器，由各自的可编程预分频器驱动。
这2个定时器是互相独立的，不共享任何资源。这个2个基本定时器只能向上计数，由于没有外部IO，所以只能计时，不能对外部脉冲进行计数。
功能：定时中断，主模式，触发DAC。

在这里插入图片描述由上图所示：定时器TIM2~TIM7挂载中心ABP1上面，其中APB1的Fmax = 36MHz，所以APB1的分配系数 = 2。而由图中蓝色框中所得：给定时器TIM2 ~ TIM7提供时钟脉冲的频率F = 72MHz。下图为基本定时器中的结构图

在这里插入图片描述
由上图所示：传来的时钟脉冲通过PSC预分频器后在传递到计数器，PSC = 0，为1分频；PSC = 1，为2分频。其中PSC为16位的寄存器，所以最大分频系数 = 2^16 = 65536分频。
重装载值 = 99，则需要100个脉冲才能使99重装为），则相当于计数100次。自动重装载寄存器也是16位寄存器，所以最大的计数次数 = 2^16 = 65536次。
在这里插入图片描述

预加载寄存器和影子寄存器：
  如上图PSC预分频寄存器和重装寄存器后面有阴影，则阴影部分就是影子寄存器。而时基单元的数据都是看影子寄存器里面的数据，
  那什么是预加载寄存器喃？预加载寄存器是为了在时基单元工作的时候，更新影子寄存器里面的数据，而更新的时机是这个周期计数完成，下个周期计数器值从0开始的时候。例如重装值为20，而在时基单元工作的时候，我们想将重装值更新为15，那么我们将15的数据写入重装载寄存器的预加载寄存器里面，然后预加载寄存器会在下一个计数周期的计数值为0的时候将15更新到影子寄存器里面。当然我们也可以选用不启用预加载寄存器，那么写入的数据会立马更新到影子寄存器里面。
【注意】写入数据都是写入到预加载寄存器里面，影子寄存器是不允许写入数据的。
在这里插入图片描述

2.1、基本定时器中断的使用

由于stm32f10c8t6没有基本定时器，所以下面的代码不是使用stm32f103c8t6的支持包，而是使用stm32f103zet6的支持包编辑的。
在这里插入图片描述
下面是有关寄存器的介绍：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

①Basic_Timer文件的代码如下：

#include "stm32f10x.h"   
#include "LED.h"

/*
 * @Function：基本定时器TIM6的初始化
 */
void Basic_Timer_Init(void)
{
    /* 1、开启时钟 */
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN;
    
    /* 2、选择时钟来源 */
    //基本定时器只有一个时钟源，所以无需我们代码编写
    
    /* 3、设置分频系数 */
    TIM6->PSC = 7200 - 1;//分频系数为7200，则72MHZ/7200 = 10000Hz，1s/10000 = 0.1ms
                         //即每隔0.1ms,来一个脉冲，计数器+1
    
    /* 4、设定重装载值 */
    TIM6->ARR = 10000 - 1;//定时器1s
    
    /* 5、使能定时器中断请求 */
    TIM6->DIER |= 0x01;
    
    /* 6、开始预加载模式 */
    TIM6->CR1 |= TIM_CR1_ARPE;
    
    /* 7、配置NVIC */
    NVIC_SetPriorityGrouping(4);;
    NVIC_SetPriority(TIM6_IRQn,0);
    NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn);
    
    /* 7、使能计数器 */
    TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

/*
 * @Function：基本定时器TIM6中断的服务函数
 */
void TIM6_IRQHandler(void)
{
    if((TIM6->SR) & TIM_SR_UIF)//判断标志位
    {
        TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF;//清除标志位
        LED_Turn(LED0);//LED0的翻转
    }
}

②主函数文件代码如下：

#include "stm32f10x.h"                
#include "OLED.h"
#include "LED.h"
#include "Basic_Timer.h"


int main(void)
{
   
    LED_Init(PA_0);
    LED_OFF(LED0);
    Basic_Timer_Init();
   
    
	while(1)
	{
       
	}
}

综上：总结SysTick定时器和基本定时器的区别如下：
①时钟来源不同：滴答定时器的时钟来源于系统总线AHB，基本定时器的时钟来源于APB1
②计数不同：滴答定时器是向下计数（24位），而基本定时器是向上计数（16位）
③所处位置不同：滴答定时器位于芯片内核，使用时不用开启时钟，中断时也不用开启NVIC_EnableIRQ()。基本定时器属于片上外设，使用时要开启时钟，使用中断时也要开启NVIC_EnableIRQ()
④内部结构不同：滴答定时器没有影子寄存器和预加载寄存器，也没有预分频寄存器。

2.2、使用基本定时器制作延时函数

①Delay.c文件的代码如下：

void Delay_us(uint16_t us)
{
    /* 1、开启时钟 */
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN;
    
    /* 2、选择时钟来源 */
    //基本定时器只有一个时钟源，所以无需我们代码编写
    
    /* 3、设置分频系数 */
    TIM6->PSC = 72 - 1;//分频系数为7200，则72MHZ/72 = 1MHz，1s/1MHz = 1us
                         //即每隔1us,来一个脉冲，计数器+1
    
    /* 4、设定重装载值 */
    TIM6->ARR = us - 1;
    
    /* 5、初始化一下计数器和预分频器 */
    TIM6->EGR |= TIM_EGR_UG;
    
    /* 6、初始化一下计数器和预分频器会使UIF置位，清除标志位 */
    TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF;
    
    /* 7、开启计数器 */
    TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
    
    /* 8、等待循环完成 */
    while(!((TIM6->SR) & TIM_SR_UIF));
    
    /* 9、关闭计数器 */
    TIM6->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN;
}

void Delay_ms(uint16_t ms)
{
	while (ms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}

void Delay_s(uint16_t s)
{
	while (s--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

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