代码收藏家技术教程 2024-11-26

STM32硬件定时器

总览

SYSTICK

首先我们知道，STM32F103单片机使用的是ARM内核，内核可以理解为是一个计算单元，与串口/I2C/SPI一样，作为设备由ST公司的设计师整合在一颗芯片上。STM32F103使用的ARM内核型号是Cortex-M3，该内核内部自带一个非常简化的定时器模块，仅需通过几条命令，就可以初始化该定时器并启动产生定时中断。

SYSTICK作为内核模块的一个组件，其时钟速度与内核时钟一样，STM32F1配置为72MHz

SYSTICK是向下计数自动重载定时器，即给定LOAD寄存器初始值为999，启动定时器后，999被加载到计数寄存器中，每过1/72*1000*1000秒计数值就会自动减一，当减到-1时(寄存器发生溢出)，会重新从LOAD寄存器加载数值，并进行新一轮的递减。如果CTRL开启了中断，则减到-1时，会触发SysTick_Handler中断

core_cm3.h下，包含了systick的初始化代码

/**
 * @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.
 *
 * @param   ticks   number of ticks between two interrupts
 * @return  1 = failed, 0 = successful
 *
 * Initialise the system tick timer and its interrupt and start the
 * system tick timer / counter in free running mode to generate 
 * periodical interrupts.
 */
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{ 
  if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            /* Reload value impossible */
                                                               
  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
  SysTick->VAL   = 0;                                          /* Load the SysTick Counter Value */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | 
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   | 
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  return (0);                                                  /* Function successful */
}

基本定时器

通用定时器

通用定时器相比于基本定时器，多了PWM、输入捕获/比较、中央计数模式等，但对于初学者来说，对通用定时器仅需掌握PWM的应用即可

PWM就是设置一个比较值，再选定一个引脚用于PWM输出当计数值小于比较值时，引脚输出低电平;当计数值大于比较值时，引脚输出高电平

因此PWM的周期就是定时器周期，PWM的占空比(高电平占整个周期的比值)，则由比较值来确定。通过修改定时器的周期和比较值，就可以灵活的控制PWM的周期和占空比。

无论定时器模式为向上或向下，都可以通过比较值选择占空比

通常一个定时器有多个通道，每个通道可以理解为一个定时器子模块

RTC

Real-Time Clock是一个独立的定时器。STM32的RTC模块有一组连续计数的计数器，可提供时钟日历的功能。RTC 模块和时钟配置系统(RCC_BDCR 寄存器)是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后 RTC 的设置和时间维持不变，只要后备区域供电正常，那么 RTC 将可以一直运行。但是在系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和 RTC，以防止对后备区域(BKP)的意外写操作。所以在要设置时间之前，先要取消备份区域(BKP)写保护。

RTC通常使用外部低速时钟(LSE)作为外设时钟源，通常LSE的使用32.768K晶振提供时钟。经过RTC的分频器分频后，产生1HZ频率信号给到RTC计数器。因此RTC计数值每1s增加一次，实现秒数的自增

RTC模块使用LSE时钟，而主控使用HSE时钟，RTC模块寄存器的改动响应速度是32KHZ，而主控访问RTC寄存器的速度则是72MHZ。在巨大的时钟差异下，主控在修改RTC寄存器的时候，需要等待RTC操作完成

时间戳(timestamp)

STM32F1的RTC计数器仅能计算秒数，那秒数如何转换成年月日时分秒呢?

UNIX时间，或称POSIX时间是UNIX或类UNIX系统使用的时间表示方式:从UTC1970年1月1日0时0分0秒起至现在的总秒数。因此我们只需要设计一个算法，可以将时间戳转换为本地时间，和本地时间转换为UNIX时间戳，就可以完成人类所理解的时间和单片机对时间的转换。

作者：orionyl