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STM32的HAL库开发—TIMER(定时器) —通用定时器-定时功能

一、通用定时器简介

1、通用定时器有TIM2~TIM5

2、主要特性：

  • 16位递增、递减、中心对齐计数器(计数值:0~65535)基本定时器只有递增模式。16位预分频器(分频系数:1~65536)
  • 可用于触发DAC、ADC，基本定时器只能触发DAC。
  • 在更新事件、触发事件、输入捕获、输出比较时，会产生中断/DMA请求，基本定时器只有更新事件。
  • 4个独立通道，可用于:输入捕获、输出比较、输出PWM、单脉冲模式。基本定时器无此功能。
  • 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路，就是定时器的级连，一个定时器的溢出事件作为另一个定时器的时钟源。
  • 支持编码器和霍尔传感器电路等，用于电机电路。

    • 二、通用定时器框图

     通用定时器具备基本定时器的所有功能，从框图就可以看出来。

    1、时钟源部分：通用定时器有4种时钟源。

  • 来自APB1上面的内部时钟。
  • 内部触发输入时钟，IRT0~IRT3。
  • 来自IO口，TIMX_ETR，成为外部时钟模式2
  • 定时器的CH1和CH2，不能来自CH3和CH4，因为图中只是TI1FP1和TI2FP2还有TI1F_ED提供了时钟信号。

    • 2、控制器部分：

    TRGO可以触发ADC、DAC还有其他定时器，具体连接其他定时器就是将这个TRGO信号连接到其他定时器的IRT0~IRT3上面的内部触发信号，称为定时器的级联。

    控制部分还包括从模式控制器和编码器接口。

    3、时基单元部分：与基本定时器一样，包括预分频器PSC和计数器CNT，还有自动重装载寄存器。

    4、输入捕获部分：以通道1为例子

    信号来自外部IO口，将IO口复用为定时器的通道，信号首先经过一个异或XOR门，这个异或门一般是编码器接口用的，基本用不到。然后来到TI1，这个TI1信号会来到输入滤波器和边缘检测器，由于外部的信号可能电平是不稳定的，可能有毛刺，通过这个滤波器可以将这些毛刺过滤掉，保存的就是完美的波形。边沿检测器是看是上升沿还是下降沿的。

    经过输入滤波器和边沿检测器之后，得到两个信号，一个是TI1FP1。一个是TI1FP2，这两个信号是根据配置来的，看这个TI1配置映射到IC1还是IC2，也就是看输入信号是配置到输入捕获通道1还是输入捕获通道2。一般情况是通道1就映射到输入捕获通道1(IC1)，特殊情况下可以将通道1映射到输入捕获通道2(IC2)。

    IC1经过一个预分频器，如果预分频器为1，就是不分频，就会产生IC1PS信号，如果来一个上升沿，就会捕获一个上升沿，同时会产生捕获事件。产生捕获事件之后，会将计数器CNT的值转移到捕获/比较1寄存器。得到计数值，就可以得到输入捕获事件，一般用于测量脉冲时间。

    除了产生捕获事件以外，还可以产生捕获中断。中断开启需要用户自行配置。

    5、捕获/比较部分：这部分是输入捕获和输出比较的公共部分。

    6、输出比较：程序员往第五部分的捕获/比较部分的捕获/比较寄存器写入比较值，当计数器的值与比较寄存器的值相同时，实际与比较寄存器的影子寄存器比较，也是具有缓冲的作用，产生更新事件时候值会转移到影子寄存器中。两个值相同的时候，会改变OC1REF信号，这个信号成为输出参考信号，高电平有效。还会产生比较事件。

    OC1REF信号会来到输出控制，然后控制OC1信号，最终输出到外部通道，通过IO口输出到外面。

    三、通用定时器时钟源

    1、时钟源

    1.  内部时钟(CK_INT)，来自外设总线APB提供的时钟，乘不乘1，就是看APB的分频系数，为1就不乘2，不为1，就乘2。
    2. 外部时钟模式1:外部输入引脚(TIx)，来自定时器通道1或者通道2引脚的信号，其中TI1F_ED是双边沿检测，最终计数器是上升沿加1，下降沿也加1。而TI1FP1和TI2FP2只能计一个数，要不上升沿，要不下降沿。
    3. 外部时钟模式2:外部触发输入(ETR)，来自可以复用为TIMXETR的IO引脚。
    4. 内部触发输入(ITRx)，用于与芯片内部其它通用/高级定时器级联。

    2、计数器时钟源寄存器设置方法

    如果设置内部时钟除了设置SMS=000外，还需要保证ECE = 0,因为ECE为是单独设置外部时钟模式2的，如果ECE = 1，那么配置的是外部时钟模式2。 

    设置外部时钟模式2，除了设置ECE位 =1 ，还有一种方式就是"设置ECE位与选择外部时钟模式1并将TRGI连到ETRF(SMS=111和TS=111)具有相同功效"

    3、外部时钟模式1

    设置 TIMx_SMCR的SMS[2:0]设置为111，外部时钟模式1被选中。ECE位是控制外部时钟模式2的，要设置成0；设置成外部时钟模式1，则连接到TRGI上面。

    再设置TS[2:0]位，外部时钟模式1有三种触发方式，TI1_ED是双边沿触发，只有通道1可以配置。
    TI1FP1和TI2FP2可以配置成上升沿，也可配置成下降沿。

    以通道2为例子，TI2先经过一个滤波器，通过设置TIMX_CCMR1的IC2F[3:0]位，配置输入滤波。然后经过边沿检测滤波器，通过设置TIMX_CCER的CC2P位，即可配置是上升沿还是下降沿。如果是通道1，就是设置CC1P位。

    TIMX_CCMR1的IC2F[3:0]位：

    设置成0000，表示无滤波器。则按fDTS频率采样，其中fDTS再TIMx_CR1寄存器里边设置，设置位9:8的CKD[1:0]，如果这两位设置成00，则tDTS = tCK_INT，即fDTS = fCK_INT，这里的CK_INT是定时器时钟频率，为72MHz，不是CK_CNT的定时器工作频率。

    设置成0011，采样频率为fCK_INT，N = 8意思为一个时钟周期内采样8次，如果8次内电平没有发生跳变，则就这采样电平。如果8次内电平发生跳变，则按第一次电平输出。

    TIMX_CCER的CC2P位：设置成0表示不反向，上升沿发生捕获。设置成1反向，下降沿发生捕获。这里的反向由于TRGI在上升沿触发，如果是下降沿则需要反向。

    4、外部时钟模式2

    第一种方式就是直接将ECE位设置成1，就是设置成外部时钟模式2。第二种方式是将SMS[2:0]设置成111，就是外部时钟模式1，然后将TS[2:0]设置成111，也就是将TRGI连接到ETRF上面。

    ETRF信号也是上升沿触发，信号最终是来自ETR引脚。首先经过一个边沿检测器，通过设置TIMX_SMCR寄存器的ETP位，设置上升沿还是下降沿有效。然后经过分频器，然后再经过滤波器，通过设置TIMX_SMCR的ETF[3:0]位，这里的滤波方法跟前面说的外部时钟模式1的滤波器一样。fDTS也是跟前面说的一样，都是在TIMx_CR1寄存器里边设置。

    四、使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器

     将定时器1设置为主模式，就是设置TIMX_CR2寄存器的MMS = 010，主模式选择为更新。将定时器2设置成从模式，设置TS = 000，将定时器1连接到定时器2上边。同时SMS要设置成111，也就是前面讲的外部时钟模式1。同时设置CEN = 1，启动定时器。

    MMS设置成010，就是在产生更新事件的时候，触发输出。

    五、通用定时器中断实验

    gtim.h头文件

    #ifndef __GTIM_H
#define __GTIM_H

#include "stm32f1xx.h"
void GTIM_Init(uint16_t psc,uint16_t arr);
#endif

    gtim.c源文件

    #include "./BSP/GTIM/gtim.h"
#include "./BSP/LED/led.h"

TIM_HandleTypeDef htim;
void GTIM_Init(uint16_t psc,uint16_t arr)
{
	htim.Instance = TIM2;
	//设置ARR预装载寄存器是否有缓冲功能
	htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
	//设置ARR寄存器的值
	htim.Init.Period = arr;
	//设置预分频系数
	htim.Init.Prescaler = psc;
	//设置计数模式  这里设置成递增 递减都可以
	htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_DOWN;
	
	HAL_TIM_Base_Init(&htim);
	
	//启动定时器及中断  这里只使用了计数器溢出更新事件中断
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim);
}

//重新定义MSP初始化函数 HAL_TIM_Base_Init这个函数里边自动调用
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	//由于这个函数是定时器初始化公用的  所以需要判断一下是定时器几。
	if(htim ->Instance == TIM2)
	{
		//开启定时器2时钟  因为定时器2的内部时钟是来自APB1上边的  因为APB1的分频系数为2，所以乘2，就是72HZz
		__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
		
		//设置定时器2的中断优先级
		HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 2, 2);
		
		//开启定时器2中断
		HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
	}
}

//定时器2的中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
	/* 方式1 ：使用HAL库的公共中断处理和KAL库回调函数的方式*/
	//这个函数是HAL库的定时器公共中断处理函数 里边主要是清空标志位和调用回调函数
	//HAL_TIM_IRQHandler(&htim);	
	
	
	/* 方式2 ：直接使用寄存器的方式*/
	if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim, TIM_FLAG_UPDATE) == SET )
	{
		LED0_TOGGLE();
		__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim, TIM_FLAG_UPDATE);
	}		
}

//回调函数  由HAL_TIM_IRQHandler函数自动调用
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	//由于这个函数是定时器初始化公用的  所以需要判断一下是定时器几。
	if(htim ->Instance == TIM2)
	{
		LED0_TOGGLE();
	}
}

    这里在通用定时器的中断服务函数里，使用了两种方式，第一种是使用HAL库的中断公共处理函数，然后自动调用回调函数，中断标志位有中断公共处理函数里边清除。 第二种是直接通过寄存器的方式，直接判断事件更新中断标志位，然后清空这个标志位。

    main.c主函数程序

    #include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/GTIM/gtim.h"


int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
	sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                     /* 延时初始化 */
    led_Init();                         /* LED初始化 */
	GTIM_Init(7199,4999);
    while(1)
    { 

    }
}

    作者：猿～～～

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