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[STM32F1]

STM32F103通用定时器介绍(中断实验)

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通用定时器介绍
STM32F10x系列总共最多有8个定时器



对于STM32F103RC,有4个通用定时器,2个高级定时器,2个基本定时器

对于STM32F103ZE,有4个通用定时器,2个高级定时器,2个基本定时器

STM32F103C8T6有4个定时器,分别是TIM1,TIM2,TIM3,TIM4



STM32三种定时器的区别


STM32F1系列只有16位定时器,STM32F4系列有32位的定时器

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沙发
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 12:25 | 只看该作者
通用定时器功能特点描述
STM3的通用TIMx (TIM2、TIM3、TIM4和TIM5)定时器功能特点包括:

1、可以位于低速的APB1总线上(APB1),使用APB1时钟,也可以使用其他时钟源

2、16位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式,自动装载计数器(TIMx_CNT)

3、16位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC),计数器时钟频率的分频系数为1~65535之间的任意数值。

4、每个定时器都有4个独立通道(TIMx_CH1~4),这些通道可以用来作为:

​ 输入捕获
​ 输出比较
​ PWM生成(边缘或中间对齐模式)
​ 单脉冲模式输出
5、可使用外部信号(TIMx_ETR) 控制定时器和定时器互连(可以用1个定时器控制另外一个定时器)的同步电路。

6、如下事件发生时产生中断/DMA (6个独立的IRQ/DMA请求生成器):

​ 更新:计数器向上溢出/向下溢出,计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
​ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
​ 输入捕获
​ 输出比较
​ 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
​ 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
7、STM32的通用定时器可以被用于:测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和PWM)等。

8、使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器,脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32的每个通用定时器都是完全独立的,没有互相共享的任何资源。

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板凳
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:33 | 只看该作者
计数器模式
通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。

1、向上计数模式:计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR),然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
2、向下计数模式:计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0,然后从自动装入的值重新开始,并产生一个计数器向下溢出事件。
3、中央对齐模式(向上/向下计数):计数器从0开始计数到自动装入的值-1,产生一个计数器溢出事件,然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件;然后再从0开始重新计数。

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地板
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:33 | 只看该作者
定时器框图分解

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:33 | 只看该作者
时钟选择
计数器时钟可以由下列时钟源提供:

1、内部时钟(CK_INT)

2、外部时钟模式1:外部输入脚(TIx)

3、外部时钟模式2:外部触发输入(ETR)

4、内部触发输入(ITRx):使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器,如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:33 | 只看该作者
可通过从模式控制寄存器TIMx_SMCR的低三位来控制,默认是000,使用内部时钟驱动,所以在代码中可以不设置这一项


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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:33 | 只看该作者
内部时钟图
理解红框内的话:因为AHB前面输入的是SYSCLK,为72MHz,如果APB1预分频系数=1,则频率不变,等于前面的72MHz;如果APB1预分频系数为2,则输出频率为32MHz,经过红框后再x2,又变为了72MHz
APB2框的同理

总结:在F103系列中,定时器时钟源均为72M


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8
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:34 | 只看该作者
CK_INT:内部时钟

CK_CNT:自动装载计数器时钟

CK_PSC:定时器时钟源




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9
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:34 | 只看该作者
常用寄存器

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:35 | 只看该作者
定时器溢出时间计算
其中预分频器寄存器有一条计算公式:

计数器的时钟频率CK_CNT等于fCK_PSC/(PSC[15:0]+1)

因为频率的倒数是时间,所以公式就可以变为:一个周期时间(晶振振动一次的时间)= (psc+1)/fCK_PSC

既然知道了晶振振动一次的时间,那再知道振动的次数不就可以知道定时器定时的时间了吗(定时时间 = 溢出时间)

结合自动重装载寄存器(TIMx_ARR):一个周期时间 * (arr+1) = 晶振振动一次的时间 * 振动次数 = 溢出时间;

将一个周期时间待进上一条公式:溢出时间 = ((psc+1)/fCK_PSC) * (arr+1)

注意:arr要加1是因为计数值是从0开始的

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:35 | 只看该作者
公式的作用:

比如使用定时器初始化时,arr参数传入的是自动装载值,psc参数是预分频系数,所以这里 arr = 9999,arr+1 = 10000,10000就是晶振振动次数,psc = 7199,psc+1 = 7200,因为定时器时钟源均为72M,所以fCK_PSC = 72MHz = 72 *106Hz

将数据代入公式: (psc+1)/fCK_PSC = 7200/72 * 106 = 0.0001s;0.0001s * (arr+1) = 0.0001s * 10000 = 1s

所以图中定时器3的溢出时间就是1s

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:35 | 只看该作者
常用库函数
定时器参数初始化:

void TIM_TimeBaselnit(TIM_TypeDef* TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

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13
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:35 | 只看该作者
TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体
typedef struct{
    uint16_t TIM_Prescaler;                                //分频系数
    uint16_t TIM_CounterMode;                        //计数模式,向上还是向下
    uint16_t TIM_Period;                                //自动装载值
    uint16_t TIM_ClockDivision;                        //输入捕获使用
    uint8_t TIM_RepetitionCounter;                //高级定时器使用
}TIM_TimeBaseInitTypeDef;

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
初始化例子:
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4999;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

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15
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
定时器使能函数:
void TIM_Cmd(TIM_ TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

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16
狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
定时器中断使能函数:
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx,uint16_t TIM_IT, FunctionaIState NewState);

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
状态标志位获取和清除:
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx,uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx,uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx,uint16_t TIM_IT);

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
定时器中断实现步骤(TIM3为例)
1、能定时器时钟。

RCC_APB1PeriphClockCmd();
1
2、初始化定时器,配置ARR,PSC.

TIM_TimeBaseInit();
1
3、开启定时器中断,配置NVIC。

void TIM_ITConfig();
NVIC_Init();
1
2
4、使能定时器。

TIM_Cmd();
1
5、编写中断服务函数。

TIMx_IRQHandler();

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狗啃模拟|  楼主 | 2024-4-13 14:36 | 只看该作者
定时器定时500ms例子
通过定时器中断配置,每500ms中断一次,然后中断服务函数中控制LED实现LED状态取反(闪烁)。

溢出时间 = ((psc+1)/fCK_PSC) * (arr+1)

fCK_PSC:定时器时钟频率,APB1经过倍频而来,一般为72MHz

(psc+1)/fCK_PSC:一个周期时间(晶振振动一次的时间)

(arr+1):计数值

要定时500ms,已知fCK_PSC为72MHz,所以psc取7199,(psc+1)/fCK_PSC = 7200/72 * 106 = 0.0001s = 0.1ms

arr取4999,+1后等于5000,5000 * 0.1ms = 500ms

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