STM32之TIM通用定時器

本文介紹如何使用STM32標准外設庫配置並使用定時器，定時器就是設置一個計時器，待計時時間到之后產生一個中斷，程序接收到中斷之后可以執行特定的程序，跟現實中的鬧鍾功能類似。與延時功能不同，定時器計時過程中程序可以執行其他程序。最簡單直觀的應用為定時翻轉指定IO引腳。本例程使用通用定時器TIM3，每100ms翻轉GPIOB的Pin5輸出，如果該引腳外接有LED燈，可以看到LED燈周期性的閃爍。

STM32F103VE系列共有8個定時器，分為基本定時器、通用定時器和高級定時器，其中通用定時器包括TIM2/3/4/5共4個，如果一個定時器不夠用，可以啟動其他幾個定時器。

本文適合對單片機及Ｃ語言有一定基礎的開發人員閱讀，MCU使用STM32F103VE系列。

 

TIM通用定時器分為兩部分，初始化和控制。

1.    初始化分兩步：通用中斷、TIM。

1.1. 通用中斷：優先級分組、中斷源、優先級、使能

• 優先級分組：設定合適的優先級分組
• 中斷源：選擇指定的TIM中斷源：TIM3_IRQn
• 優先級：設定合適的優先級
• 使能：調用庫函數即可

1.2. TIM：時鍾、預分頻器、定時器周期、分頻因子、計數模式、初始化定時器、開啟定時器中斷、使能計數器。

結構體：

typedef struct{

  uint16_t TIM_Prescaler;

  uint16_t TIM_CounterMode;

  uint16_t TIM_Period;

  uint16_t TIM_ClockDivision;

  uint8_t TIM_RepetitionCounter;

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;   

• 時鍾：需要使能定時器時鍾

  //開啟定時器時鍾,即內部時鍾CK_INT=72M
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

• 預分頻器：默認定時器時鍾頻率為72M，那么預分頻器設置為71，那么一次計數為1us

  //時鍾預分頻數為71，則計數器計數一次時間為1us    
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;

• 定時器周期：設置為999，那么產生一次定時器中斷的時間為1ms    

  //自動重裝載寄存器為999，則產生一次中斷時間為1ms
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;   

• 計數模式：一般選擇向上計數模式

  // 計數器計數模式，選擇向上計數模式
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

• 時鍾分頻因子：一般選擇1分頻

  // 時鍾分頻因子，選擇1分頻
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

• 重復計數器的值：僅對高級定時器有效，無需設置
• 初始化定時器：調用庫函數即可

  //初始化定時器
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

• 開啟定時器中斷

  //開啟計數器中斷
  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);

• 使能計數器

  //使能計數器
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); 

2.    處理

2.1. 中斷服務函數

定時器TIM3的中斷服務函數名稱為TIM3_IRQHandler ()。

  void TIM3_IRQHandler(void);

2.2. 中斷處理

中斷服務函數中調用TIM_GetITStatus ()函數判定中斷標志位狀態以確定中斷是否發生，調用TIM_ClearITPendingBit ()函數清除中斷標志位。

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
  {  
     TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);         
  }      

2.3.    計時

在定時器中斷服務函數中累加一個全局變量，在中斷外查詢該全局變量，如果達到預期的定時時間，則清除此全局變量，並執行相應的操作。

舉例來說，如果想要200ms執行某操作，那么該全局變量累加到200之后，將該全局變量置為0，然后再執行相應的操作。

 

完整代碼（僅自己編寫的部分）

uint8_t times;

void GPIO_OutputConfig(void)
{        
    //定義一個GPIO_InitTypeDef類型的結構體
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    //開啟指定端口的GPIO外設時鍾
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    //選擇要控制的GPIO引腳
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;    

    //設置引腳速率為50MHz
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

    //設置引腳模式為通用推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   

    //調用庫函數，初始化GPIO
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    

    //設置初始狀態
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
}

//中斷優先級配置
void TIM_NVICConfig(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
    
    // 設置中斷組為2
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);        
    // 設置中斷來源為TIM3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn ;    
    // 設置搶占優先級為0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;     
    // 設置子優先級為3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;    
    // 使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

//TIM配置
void TIM_Config(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        
    //開啟定時器時鍾,即內部時鍾CK_INT=72M
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
    //時鍾預分頻數為71，則計數器計數一次時間為1us
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;

    //自動重裝載寄存器為999，則產生一次中斷時間為1ms
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;    

    // 計數器計數模式，選擇向上計數模式
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 

    // 時鍾分頻因子，選擇1分頻
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
        
    // 重復計數器的值，高級定時器有效
//    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    
    //初始化定時器
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
        
    //開啟計數器中斷
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
        
    //使能計數器
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);    
}

//定時器初始化函數
void TIM_Init(void)
{
    TIM_Config();
    TIM_NVICConfig();
}

//TIM3中斷服務函數
void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) 
    {    
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);           
        times++;
    }             
}

int main(void)
{    
    GPIO_OutputConfig();     
    TIM_Init();

    //每100ms翻轉一次GPIOB pin5
    while(1)
    {
        if(times == 100)
        {
            GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
        }else if(times >= 200){
            GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
            times = 0;
        }
    }
}

 

仿真結果

程序編譯成功后，點擊開始仿真，點擊，顯示邏輯分析窗口，點擊Setup，顯示設置串口，點擊新建，然后輸入要查看的端口，可同時查看多個端口，比如要查看PORTB.5，那么輸入(PORTB & 0x00000020) >>5，Display type選擇Bit，Color中選擇合適的顏色，點擊Close關閉對話框，點擊運行程序，可在邏輯分析串口看到該端口的波形。通過鼠標滾輪可對顯示波形進行縮放。

示例仿真波形如下：

 

從仿真結果來看，PORTB.5每隔100ms電平會翻轉一次，跟程序設計一致，因此TIM定時器有效。

 

源碼下載：（不包括工程文件和庫文件）

https://files.cnblogs.com/files/greatpumpkin/TIM_general.rar