STM32定时器中断实现定时功能

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前言

本节先只讲解定时器的定时中断，内外中断源选择。

一、定时器介绍

TIM（Timer）定时器
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。
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

注：开启时钟时注意，高级定时器连接APB2总线，通用与基本定时器连接APB1总线。

基本定时器

16位计数器、预分频器、自动重装寄存器构成了最基本的计时计数电路，叫做时基单元。

基本定时器只能选择内部时钟。
预分频器：写0，输入频率=输出频率=72MHZ；写1，二分频 ，输出频率=输出频率/2=32MHZ；
写n，输出频率=输入频率/（n+1）。（预分频器是16位的，故写入值不得大于65535）

计数器：16位寄存器；每来一个上升沿，计数器的值加1，自增到目标值时产生中断。

自动重装寄存器：16位寄存器；写入值为固定值，是我们的目标值，当计数值等于自动重装值时，产生中断信号，清零计数器。

上箭头代表会产生中断信号。
下箭头代表会产生“更新事件”。（不会触发中断，但会触发其他内部电路的工作）。

工作流程：时钟信号从基准时钟，到预分频器，再到计数器。计数器计数自增，并不断的与自动重装值进行比较，相等时，产生一个更新中断，更新事件，CPU响应定时中断，完成定时中断的任务。

主模式触发DAC：将定时器的更新事件，映射到TRGO的位置，TRGO接到DAC的触发引脚上，TRGO会直接去触发DAC，实现了硬件自动化。

通用定时器

拥有基本定时器的功能。

通用定时器拥有向上自增，向下自减，中央对齐。（基本定时器，只有向上模式）
内外时钟源选择：基本定时器只能选择内部时钟源（系统频率72MHz），通用定时器还可以选择外部时钟，外部时钟模式2（ETR外部时钟），外部时钟模式1（ERT外部时钟、ITRx其他定时器-可定时器级联、TIx捕获通道）。
外部时钟使用时注意外部时钟的引脚，STM32最小系统板的TIM的外部时钟接在PA0引脚上。（查看引脚定义表）

高级定时器

拥有通用定时器的功能。
重复次数计数器：可以实现每隔几个周期才发生一次更新事件和更新中断，相当于对更新的输出信号作了一次分频。

定时中断的基本结构

在定时中断中，ETR的外部中断1与外部中断2无区别。
中断输出控制：定时器中含有多种中断（如定时中断，输入捕获，输出比较），需要中断输出控制进行判断是否需要。

时序图介绍

我们通过时序图，来更深入了解一下定时器定时中断时的工作原理。

CK_PSC：预分频器的输入时钟。
CNT_EN:计数器使能。
CK_CNT定时器时钟：CK_PSC/(PSC+1)。

CNT_EN置1后，计数器使能，计数器开始工作，预分频器的系数为1（写0，系数为1；写，系数为2），CK_CNT前半段频率=CK_PSC（若内部时钟作为时钟源的话，CK_CNT=72MHZ）。
之后，预分频器系数为2，此时预分频缓冲器保留之前的系数，定时器时钟CK_CNT频率暂未改变，当计数器值自增到目标值时，产生一个更新事件，并且在下一个时钟来临时清零计数器；当产生更新事件后，预分频缓冲器的值为1，预分频计数器按照二分频的工作模式工作，CK_PSC不变，CK_CNT周期，计数周期为原来的两倍。

缓存器的作用：值的变化与计数周期同步发生，在控制寄存器的值突然改变时，定时仍按原来的方式工作一个计数周期后，再改变，避免更改数值造成错误。

可知 更新中断后，需要再中断函数内手动清零中断标志位。

二，配置定时器

第一步：配置RCC，打开时钟。
第二步：选择定时器时钟单元（不配置，默认为内部时钟）。
第三步：配置时基单元。
第四步：配置输出中断控制，允许更新中断到NVIC
第五步：配置NVIC，在NVIC中打开中断通道，配置优先级。
最后，使能定时器，开始运行。

定时器库函数（本节）

void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);//恢复缺省配置
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);//时基单元初始化;需结构体后，作为参数传递。
void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);//时基单元结构体变量赋默认值。
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);//使能计数器CNT；对应操作上图运行控制位。
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);//使能中断输出信号，ITConfing即使能外设的中断输出；对应操作上图中断输出控制。

//时钟源选择
void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);//内部时钟
void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);//选择ITRx其他定时器的时钟
void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,
                                uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);//选择TIX捕获通道的时钟。
void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,
                             uint16_t ExtTRGFilter);//选择ETR通过外部时钟模式1，输入的时钟。
void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, 
                             uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);//选择ETR通过外部时钟模式2，输入的时钟
void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,
                   uint16_t ExtTRGFilter);//单独用来配置ETR引脚的极性，滤波器，预分频器等参数。


void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);//单独修改预分频值；参数1：定时器x；参数2：写入的预分频器的值；参数三：预分频器的模式（对应上文，预分频器的缓存器）
void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);//修改计数器的模式
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);//修改预装值

uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);//获得计数器的值
uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);//获得预分频器的值

//获取或清除标志位（上节介绍过EXTI，类似）
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

配置过程

第一步：配置RCC

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2的时钟，TIM2连接APB1总线

第二步：选择定时器时钟源

TIM_InternalClockConfig(TIM2);//内部时钟，不配置，默认也是内部时钟

第三步：时基单元初始化

	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;		//时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;	//计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;				//计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;				//预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;			//重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);				//将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元	

定时器中滤波器工作原理：在固定的频率f下，进行采样，如果n个采样点都输出相同的电平，即信号稳定；相反，则不稳定，这时保持上次输出，或低电平。时钟的滤波频率由结构体参数TIM_ClockDivisio配置的。

第四步：配置中断输出控制

	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除定时器更新标志位
									//TIM_TimeBaseInit函数末尾，手动产生了更新事件
									//若不清除此标志位，则开启中断后，会立刻进入一次中断
									//如果不介意此问题，则不清除此标志位也可
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);					//开启TIM2的更新中断									

配置中断输出控制为更新中断。

第五步：配置NVIC

	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);				//配置NVIC为分组2
																//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
																//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
																//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
																//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;						//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;				//选择配置NVIC的TIM2线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;	//指定NVIC线路的抢占优先级为2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设

最后启动定时器

	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行

中断函数
在启动文件中查找中断函数

void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)//检验标志位
	{
		//中断函数执行内容
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清除标志位
	}
}

作者：啊？啊？啊？