STM32定时器，如何实现毫秒延时函数

2万 · 2021-10-14 09:53

注：本文实践用到的芯片是cortex-m3系列的STM32F103VET6，文中涉及内容覆盖整个STM32F1系列M3单片机。

本文适合学习STM32的初学者阅读。

STM32定时器包含基本定时器、通用定时器和高级定时器，其中TIM6和TIM7是STM32当中的基本定时器，作为初学者，先从最基本的学起最容易，下面我们用这个定时器实现毫秒延时函数来入门STM32定时器的应用。

学习单片机，就是学习使用它的寄存器。即便你用库函数，寄存器也是必须要学习的。

先略览一下寄存器，CR1和CR1是控制寄存器，SR是状态寄存器，ARR就是溢出值寄存器，CNT就是计数器的当前值，PSC是预分频寄存器。预分频寄存器？听的傻眼了吧，前面几个个寄存器听的还能理解，一听到预分频寄存器，好像不知道是干嘛用的。你可以给预分频寄存器里面写一个从0~65535的值，这个值+1，就是定时器运行的时钟。举个例子，比如单片机工作在主频72MHz，预分频寄存器写0，预分频系数就是0+1=1，定时器的时钟就是72MHz/1=72MHz；再举个例子，比如单片机还是工作在主频72MHz，预分频寄存器写71，预分频系数就是71+1=72，定时器的时钟就是72MHz/72=1MHz。知道定时器的时钟有什么用？相信很多初学者不清楚，定时器的时钟关乎定时器计数器CNT递增的时间间隔，根据频率和周期的公式f=1/T，定时器计数器递增的时间间隔就是1/定时器的时钟，例如当定时器时钟为1MHz时，定时器计数器递增的时间间隔就是1/1MHz=1微秒，这时，如果你把溢出值设置为1000，就是1000*1us=1ms溢出。

1.直接操作寄存器

下面，我们先用直接操作寄存器的方式，写一个毫秒延时函数：

void delay_ms(uint16_t ms)
{
TIM6->PSC=35999;
TIM6->ARR=ms*2;
TIM6->CR1|=(1<<3);
TIM6->CR1|=0x1;
while((TIM6->SR&0X1)==0);
TIM6->SR=0;
}

第一条语句，设置预分频系数为35999+1=36000，所以定时器的时钟为72000000/36000=2000Hz，那么定时时间间隔就是1/2000=0.0005秒，即0.5毫秒。

第二条语句，设置溢出值为ms乘以2，假如要延时1秒，函数的参数ms就是1000，溢出值就是1000*2=2000，2000*0.5毫秒=1000毫秒，即1秒。这时候，有人会说，为什么不干脆把预分频值PSC设置为71999，即预分频系数为72000，定时器的时钟就是72000000/72000=1000Hz，定时时间就是1毫秒，那么直接把函数的参数ms给了溢出值寄存器ARR就可以了，就不必乘以2了。想法是可以，但是你得知道，定时器都是16位的，所以PSC的值最大到65535，到不了71999。这下你明白了吧？

第三条语句，CR1寄存器bit3写1，由寄存器定义得知，这是把定时器设置为一旦发生溢出，就停止定时器，因为我们做的是延时函数，延时到了以后，就没有必要让定时器再不断递增了，所以要这样设置。

第四条语句，CR1寄存器bit0写1，打开定时器，定时器计数器开始从0递增。

第五条语句，检测状态寄存器SR中的bit0UIF是否置1，置1的时候，定时值就达到溢出值了，说明定时时间到了。

第六条语句，清除状态寄存器SR中刚才溢出造成的UIF位。

2.使用库函数

下面，我们看看怎么使用库函数实现毫秒延时函数：

void TIM6_Delay_ms(uint16_t ms)
{
/* 定义一个定时器基本定时初始化结构体变量 */
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
/* 时钟预分频数为36000，在主频72M时，计数器每500us加1*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler= 35999;
/* 自动重装载寄存器值 */
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=ms*2;
/* 把上面的值配置到寄存器 */
TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseInitStruct);
/* 设置定时时间到了以后停止定时器计数 */
TIM_SelectOnePulseMode(TIM6, TIM_OPMode_Single);
/* 清除SR中的UIF标志 */
TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_IT_Update);
/* 打开定时器6 */
TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);
/* 检测定时时间是否到来 */
while(TIM_GetFlagStatus(TIM6, TIM_IT_Update)==RESET);
/* 软件清除更新标志 */
TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_IT_Update);
}

你可以细细观察一下上面的库函数，实际上，和直接操作寄存器是一样的。比如说，我们看打开定时器的库函数TIM_Cmd(TIM6,ENABLE)，我们打开这个函数，如下所示：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_TIM_ALL_PERIPH(TIMx));
assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
if (NewState != DISABLE)
{
/* Enable the TIM Counter */
TIMx->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}
else
{
/* Disable the TIM Counter */
TIMx->CR1 &= (uint16_t)(~((uint16_t)TIM_CR1_CEN));
}
}

把参数TIM6和ENABLE带进去，你会发现，实际上，就是我们直接操作寄存器的TIM6->CR1|=0X1。

其它的库函数，你可以自己打开研究一下。

另外，库函数和我们直接操作寄存器有个不同的地方，就是TIM_TimeBaseInit()这个函数中的最后一条语句，它给TIMx->EGR寄存器的bit0写了1，使得SR中的bit0UIF置1，所以在执行完TIM_TimeBaseInit()这个函数之后，我们后面用TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_IT_Update);函数把UIF清0，要不然的话，你在后面会直接检测到UIF置1，但是，这个置1不是溢出产生的，而是刚才给EGR写1产生的，就达不到延时的效果了。

总结，在使用以上两个延时函数的时候，记得先允许TIM6外设，即给APB1ENR寄存器的bit4写1。或者直接用库函数RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6 , ENABLE)。从上面库函数和直接操作寄存器的延时函数，你可以看出，使用库函数，即使不用注释，也可以看出来你是在干嘛，而直接操作寄存器，就看不出来了。在实际使用中，没必要纠结库函数和直接操作寄存器的选择，我就喜欢一会用库函数，一会儿直接操作寄存器，你想咋地？不过，公司的老板肯定是希望使用库函数，因为如果你辞职了，接替你的人看到一堆操作寄存器的代码，让他情何以堪？