【STM32】定时器系列：时基单元详解

时基单元

1、什么是定时器

定时器是一种专门负责定时功能的片上外设，而F1系列的单片机最多由14个定时器（TIM1~TIM14）。而STM32F103C8T6一共只有4个定时器。

如上图所示：STM32F103C8T6有一个高级定时器TIM1，3个通用定时器TIM2~4。而高级定时器TIM1挂载在APB2上面。

2、时基单元的基本结构

如图为定时器的基本结构，而时基单元是定时器结构的一部分，如下图所示。

如图：时基单元的基本结构由预分频器PSC，计数器CNT，自动重装寄存器ARR，重复计数器RCR组成。而RCR只有高级定时器才有，通用定时器没有。

 PSC (Prescaler)： 对速时钟信号 分频
 CNT (Counter) ：在时钟脉冲激励下 计数
 ARR (Auto Reload Register )：用于设置定时周期
 RCR (Repetition Counter Register)：用于设置定时的 的次 
 Update事件 - 当RCR溢 时产生
 Update中断 - 由Update事件引发的中断

2.1：脉冲的来源

由晶振而来，具体情况可参考时钟树的相关知识。

由上图所示：如果是APB1产生的频率，那么频率 * 2，如果是APB2产生的频率，那么频率 * 1 STM32F103C8T6的定时器来源的频率max = 72MHz。

2.2：预分频器PSC

预分频器由PSC由计数器，比较器和自动重装器构成。

想要分频率的频率脉冲连接计数器，作为输入信号。当计数器从1开始计数，数值和计数周期通过比较器相较，如果计数值 > 计数周期时，比较器输出一个脉冲，计数值归0，重新开始计数。

如上图所示：计数周期为7，输入脉冲输入了8个脉冲，比较器才输出1个脉冲，实现8分频。
如上图：预分频器为16bit，就是计数器为16bit，则它能分频的最大倍数为：2^16 = 65536 。

2.3：计数器CNT

例如：如果是2bit的计数器，N也为2bit，那么最大分频倍数为2^2 = 4。
没有脉冲来时：计数器为00
第1个脉冲来：计数器为01
第2个脉冲来：计数器为10
第3个脉冲来：计数器为11
第4个脉冲来：计数器变为00，然后向外输出一个脉冲。

2.4：update事件与预加载

N值决定了 的周期，有时我们需要在 运行的过程中 态地调整N的值为了防止出错这个调整需要加一些保护措施（预加载 Preload）。
新的N值首先被写 shadow中，等到下一次Update事件时传 active ，至此才能真正发挥作用。

如图：在计数的中途改变N的值时，N的值保存在影子寄存器中，然后等待这一次的计数完成后，影子寄存器在将N的值写入shadow里面。

3、标准库编程

3.1：通过定时器中断来设置延迟函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void Time_Init(void);
void LED_Init(void);
void Delay_us(uint64_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
static uint32_t count = 0;

int main(void)
{
	Time_Init();
	LED_Init();
	while(1)
	{
		GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);
		Delay_ms(1000);
		GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);
		Delay_us(1000000);
	}
}


void LED_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

/*
	定时器的初始化
*/
void Time_Init(void)
{
	//1. 使能挂载定时器TIM3的总线时钟
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//复位
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,DISABLE);//复位
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能时钟
	
	//2. 使能ARR寄存器的预加载特性
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);//打开预加载特性
	
	//3. 初始化时基单元，这些都是配置影子寄存器中
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIMInitStruct;
	TIMInitStruct.TIM_Prescaler = 71;//配置预分频器PSC
	TIMInitStruct.TIM_Period = 999;//配置自动重装寄存器ARR
	TIMInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//配置计数器为向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIMInitStruct);
	
	//4. 收到启动Update事件，必须手动启动，因为配置好了的定时器参数在影子寄存器中
	TIM_GenerateEvent(TIM3,TIM_EventSource_Update);
	
	//5. 使能Updata中断
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);//打开Updata触发的中断源
	
	//6. 配置NVIC
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVICInitStruct;
	NVICInitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
	NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVICInitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVICInitStruct);
	
	//7. 使能定时器TIM3
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
	
}

/*
	定时器的中断函数,由上面的定时器初始化得，PSC = 71，则分频72倍，72MHz/72 = 1MHz
	1MHz代表1s/1000000 = 0.000001s = 1us，所以没间隔1us计数一次。
	自动重装器为999，则代表每隔1000 * 1us = 1ms触发一个Update事件，然后产生一个中断。

*/
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	//判断中断标准位，是谁产生的中断源
	if(TIM_GetFlagStatus(TIM3,TIM_FLAG_Update) == SET)//如果是Update产生的中断源
	{
		TIM_ClearFlag(TIM3,TIM_FLAG_Update);//清除中断标准位
		count++;//代表每隔1ms，count加1。
	}
}

/*
	定义一个ms的延迟函数
*/
void Delay_ms(uint32_t ms)
{
	uint64_t time = count + ms;
	while(count < time);
}

/*
	定义一个us的延迟函数
*/
void Delay_us(uint64_t us)
{
	uint64_t time = count * 1000 + TIM_GetCounter(TIM3) + us;//TIM_GetCounter(TIM3)获取计数器计数的值
	while(count * 1000 + TIM_GetCounter(TIM3) < time);
}

作者：浅陌pa