技术标签: stm32 学习 STM32 笔记 嵌入式硬件 单片机
无人问津也好,技不如人也罢,都应静下心来,去做该做的事。
最近在学STM32,所以也开贴记录一下主要内容,省的过目即忘。视频教程为江科大(改名江协科技),网站jiangxiekeji.com
现在开始上难度,STM32功能最强大、结构最复杂的外设——定时器,分四期介绍。
上一期介绍最基础的定时功能理论,这期主要是定时器中断和定时器内外时钟源选择的代码。
下一期介绍定时器输出比较的功能,常用产生PWM波驱动电机。
再下一期介绍定时器输入捕获功能,常用测量方波频率。
最后介绍定时器的编码器接口,更方便读取正交编码器的输出波形,常用编码电机测速。
先介绍一些常用的TIM定时器函数,
//TIM_DeInit():恢复缺省配置
void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);
//TIM_TimeBaseInit(选择某个定时器,结构体_配置时基单元的参数):配置时基单元
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
//TIM_TimeBaseStructInit()
void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
//TIM_Cmd(选择定时器,使能还是失能):使能计数器——对应图中运行控制
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//TIM_ITConfig():使能中断输出信号
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
//TIM_ITRxExternalClockConfig(选择要配置的定时器,选择要接入哪个其他的定时器):选择ITRx其他定时器的时钟
void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);
//TIM_TIxExternalClockConfig(选择要配置的定时器,选择TIx具体的某个引脚,输入的极性,滤波器):选择TIx捕获通道的时钟
void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,
uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);
//TIM_ETRClockMode1Config(选择要配置的定时器,外部触发预分频器,输入的极性,滤波器):选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟
void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,
uint16_t ExtTRGFilter);
//TIM_ETRClockMode2Config(选择要配置的定时器,外部触发预分频器,输入的极性,滤波器):选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟
void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler,
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);
//TIM_ETRConfig():就是单独用来配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数的
void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,
uint16_t ExtTRGFilter);
//TIM_PrescalerConfig(要写入的预分频值,写入的模式):就是用来单独写预分频值的
void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);
//TIM_CounterModeConfig():用来改变计数器的计数模式
void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);
//TIM_ARRPreloadConfig():自动重装器预装功能配置
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//TIM_SetCounter():给计数器写入一个值,如果你想手动给一个计数值,就可以用这个函数
void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);
//TIM_SetAutoreload():给自动重装器写入一个值,如果你想手动给一个自动重装值,就可以用这个函数
void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);
//TIM_GetCounter():获取当前计数器的值,如果你想看当前计数器计到哪里了,就河以调用一下这个函数,返回值就是当前的计数器的值
uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);
//TIM_GetPrescaler():获取当前的预分频器的值,如果想看预分频值,就调一下这个函数
uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);
//TIM_SetCounter():给计数器写入一个值,如果你想手动给一个计数值,就可以用这个函数
void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);
//TIM_SetAutoreload():给自动重装器写入一个值,如果你想手动给一个自动重装值,就可以用这个函数
void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);
//TIM_GetCounter():获取当前计数器的值,如果你想看当前计数器计到哪里了,就河以调用一下这个函数,返回值就是当前的计数器的值
uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);
//TIM_GetPrescaler():获取当前的预分频器的值,如果想看预分频值,就调一下这个函数
uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);
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);
可以看到OLED上显示了一个数字Num,并且每秒自动加1。这个就是用了定时中断的功能,定时器使用内部时钟定了1秒的时间,每隔1秒申请一下中断,然后在中断函数里执行Num++ ,最后在OLED上显示Num++。
这里要初始化的是TIM2,通用定时器
1、RCC开启时钟,这里注意,要使用APB1的开启时钟函数,因为TIM2是APB1总线的外设
2、选择时基单元的时钟源,定时中断直接选择内部时钟源就好
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
3、配置时基单元,包括这里的预分频器、自动重装器、计数模式等等,这些参数用一个结构体就可以配置。定时器的时钟基准都是72MHz,ARR和PSC的值不唯一,可以互换,就注意不要超过65535(2的16次方)
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
4、配置输出中断控制,允许更新中断输出到NVIC
/*中断输出配置*/
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除定时器更新标志位
//TIM_TimeBaseInit函数末尾,手动产生了更新事件
//若不清除此标志位,则开启中断后,会立刻进入一次中断
//如果不介意此问题,则不清除此标志位也可
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启TIM2的更新中断
5、配置NVIC,在NVIC中打开定时器中断的通道,并分配一个优先级
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围:0~3,响应优先级范围:0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断,可以把此代码放在main函数内,while循环之前
//若调用多次配置分组的代码,则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //选择配置NVIC的TIM2线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //指定NVIC线路的抢占优先级为2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
6、使能定时器。
整个模块配置完成后,我们还需要使能一下计数器,当定时器使能后,计数器就会开始计数了,当计数器更新时,触发中断。
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
7、最后我们再写一个定时器的中断函数,这样这个中断函数每隔一段时间就能自动执行一次了。
这个中断函数一般放在main函数后面使用
/* 定时器中断函数,可以复制到使用它的地方,可放在main函数后面
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
*/
因为TIM定时器在STM32内部,不涉及硬件,所以先在System(也可放在其他文件夹里)下新建一个文件(Timer)的.c、.h文件,把TIM定时器的驱动函数封装起来。
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
uint16_t Num; //定义在定时器中断里自增的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Timer_Init(); //定时中断初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Num:"); //1行1列显示字符串Num:
while (1)
{
OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5); //不断刷新显示Num变量
}
}
/**
* 函 数:TIM2中断函数
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
*/
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //判断是否是TIM2的更新事件触发的中断
{
Num ++; //Num变量自增,用于测试定时中断
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIM2更新事件的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发,导致主程序卡死
}
}
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
void Timer_Init(void);
#endif
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:定时中断初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Timer_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
/*中断输出配置*/
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除定时器更新标志位
//TIM_TimeBaseInit函数末尾,手动产生了更新事件
//若不清除此标志位,则开启中断后,会立刻进入一次中断
//如果不介意此问题,则不清除此标志位也可
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启TIM2的更新中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围:0~3,响应优先级范围:0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断,可以把此代码放在main函数内,while循环之前
//若调用多次配置分组的代码,则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //选择配置NVIC的TIM2线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //指定NVIC线路的抢占优先级为2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
}
/* 定时器中断函数,可以复制到使用它的地方
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
*/
使用外部时钟来驱动定时器,我们可以在定时器指定的外部引脚上,输入一个方波信号,来提供定时器计算的时钟,现在这里暂时用这个对射式红外传感器来手动模拟一个外部时钟,用挡光片,依次遮挡、移开、遮挡、移开,提供一个方波。可以看到这个OLED上下面这个CNT就是定时器中计数器的值,每遮挡、移开一次,计数器加1,然后计数器记到9后,自动清0。同时申请中断,执行Num++。
这里要初始化的是TIM2(通用定时器)和GPIOA
1、RCC开启TIM2和GPIOA时钟,这里注意,要使用APB1的开启时钟函数,因为TIM2是APB1总线的外设
2、GPIO初始化
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为上拉输入
3、选择时基单元的时钟源,用外部时钟输入模式2
/*外部时钟配置*/
TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x0F);
//选择外部时钟模式2,时钟从TIM_ETR引脚输入
//注意TIM2的ETR引脚固定为PA0,无法随意更改
//最后一个滤波器参数加到最大0x0F,可滤除时钟信号抖动
后面的步骤和定时中断没多大区别,就直接上完整代码吧
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
uint16_t Num; //定义在定时器中断里自增的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Timer_Init(); //定时中断初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Num:"); //1行1列显示字符串Num:
OLED_ShowString(2, 1, "CNT:"); //2行1列显示字符串CNT:
while (1)
{
OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5); //不断刷新显示Num变量
OLED_ShowNum(2, 5, Timer_GetCounter(), 5); //不断刷新显示CNT的值
}
}
/**
* 函 数:TIM2中断函数
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
*/
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //判断是否是TIM2的更新事件触发的中断
{
Num ++; //Num变量自增,用于测试定时中断
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIM2更新事件的中断标志位
//中断标志位必须清除
//否则中断将连续不断地触发,导致主程序卡死
}
}
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
void Timer_Init(void);
uint16_t Timer_GetCounter(void);
#endif
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:定时中断初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数配置为外部时钟,定时器相当于计数器
*/
void Timer_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为上拉输入
/*外部时钟配置*/
TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x0F);
//选择外部时钟模式2,时钟从TIM_ETR引脚输入
//注意TIM2的ETR引脚固定为PA0,无法随意更改
//最后一个滤波器参数加到最大0x0F,可滤除时钟信号抖动
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
/*中断输出配置*/
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除定时器更新标志位
//TIM_TimeBaseInit函数末尾,手动产生了更新事件
//若不清除此标志位,则开启中断后,会立刻进入一次中断
//如果不介意此问题,则不清除此标志位也可
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启TIM2的更新中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
//即抢占优先级范围:0~3,响应优先级范围:0~3
//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
//若有多个中断,可以把此代码放在main函数内,while循环之前
//若调用多次配置分组的代码,则后执行的配置会覆盖先执行的配置
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //选择配置NVIC的TIM2线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //指定NVIC线路的抢占优先级为2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
}
/**
* 函 数:返回定时器CNT的值
* 参 数:无
* 返 回 值:定时器CNT的值,范围:0~65535
*/
uint16_t Timer_GetCounter(void)
{
return TIM_GetCounter(TIM2); //返回定时器TIM2的CNT
}
/* 定时器中断函数,可以复制到使用它的地方
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
*/
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