定时器中断实验

STM32的通用定时器是一个通过可编程预分频器（PSC）驱动的16位自动装载计数器（CNT）构成。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）。使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微妙到几个微妙间调整。STM32的每个通用定时器都是完全独立的，没有相互共享的任何资源。

STM3的通用TIMx（TIM2、TIM3、TIM4和TIM5）定时器功能包括：

1）16位向上、向下、向上/ 向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。

2）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。

3）4个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：

A.输入捕获

B.输出比较

C.PWM生成（边缘或中间对齐模式）

D.单脉冲模式输出

4）可使用外部信号（TIMx_ERT）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。

如下事件发生时 产生中断/DMA：

A.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）

B.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）

C.输入捕获

D..输出比较

E.支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路

F.触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

下面介绍一下几个通用定时器的寄存器。

 

首先是控制寄存器1（TIMx_CR1），该寄存器的各位描述如图所示：

在本实验中，我们只用到了TIMx_CR1的最低位，也就是计数器使能位，该位必须置1，才能让定时器开始计数。

接下来介绍DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）。该寄存器是一个16位的寄存器，其各位描述如图所示：

这里我们同样重视它的第0位，该位是更新中断允许位，此次实验用到的是定时器的更新中断，所以该位要设置为1，来允许由于更新事件所产生的中断。

接下来介绍预分频寄存器（TIMx_PSC），该寄存器用设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。该寄存器的各位描述如图所示;

这里，定时器的时钟来源有4个：

1）内部时钟（CK_INT）

2）外部时钟模式1：外部输出脚（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A定时器作为B定时器的预分频器（A为B提供时钟）。

这些时钟，具体选择哪个可以通过TIM_SMCR寄存器的相关位来设置。这里的CK_INT时钟是从APB1倍频的来的，STM32中除非APB1的时钟1的时钟分频数设置为1，否则通用定时器TIMx的时钟是APB1时钟的2倍，当APB1的时钟不分频的时候，通用定时器TIMx的时钟就等于APB1的时钟。这里要注意高级定时器的时钟不是来自APB1，而是来自APB2。

这里顺带介绍一下TIMx_CNT寄存器，该寄存器是定时器的计数器，该寄存器存储了当前定时器的计数值。

下面我们介绍自动重装载寄存器（TIMx_ARR），该寄存器在物理上实际对应着2个寄存器。一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器称为影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。根据TIMx_CR1寄存器中APRE位的设置：APRE=0时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时2者是连通的；APRE=1时，在每一次更新时间(UEV)时，才把预装在寄存器的内容传送到影子寄存器。

自动重装载寄存器的各位描述如图所示：

最后，我们要介绍的寄存器是： 状态寄存器（TIMx_SR）。该寄存器用来标记当前与定时器相关的各种时间/中断是否发生。该寄存器的各位描述如图

 

本次实验，我们将使用定时器产生中断，然后在中断服务函数里面翻转 DSI上的电平，来指示定时器中断的产生。下面我们以通用定时器TIM3为实例，来说明要经过哪些步骤，才能达到这个要求，并产生中断。

1）TIM3时钟使能

TIM3是挂载在APB1之下，所以我们通过APB1总线下的时钟使能函数来使能TIM3。调用的函数是：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
2）初始化定时器参数，设置自动重装值，分频系数，计数方式等。

在库函数中，定时器的初始化参数是通过初始化函数TIM_TimBaseInitStruct实现的：

voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

第一个参数是确定哪个定时器，第二个参数是定时器初始化参数结构体指针，结构体类型为TIM_TimeBaseInitTypeDef，下面看看结构体的定义：

typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler;
uint16_t TIM_CounterMode;
uint16_t TIM_Period;
uint16_t TIM_ClockDivision;
uint8_t TIM_RepetitionCounter;
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
这个结构体一共有5个成员变量，要说明的是，对于通用定时器只有前面四个参数有用，最后一个参数TIM_RepetitionCounter是高级定时器 

才有用的。

  第一个参数TIM_Precaler是用来设置分频系数的。

  第二个参数TIM_CounterMode是用来设置计数方式，可以设置为向上计数，向下计数方式还有中央对齐计数方式，比较常用的是向上计数模式TIM_CounterMode_Up和向下计数模式TIM_CounterMode_Down。

第三个参数是设置自动重载计数周期值。

第四个参数是用来设置时钟分频因子。

针对 TIM3 初始化范例代码格式：
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
3）设置TIM3_DIER允许更新中断。

因为我们要使用TIM3的更新中断，寄存器的相应位便可使能更新中断。在库函数里面定时器中断使能是通过TIM_ITConfig函数来实现的：

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)；
第一个参数是选择定时器号，取值为TIM1~TIM17。

第二个参数非常关键，是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断TIM_IT_UPdate，触发中断TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。

例如我们要使能 TIM3 的更新中断，格式为：
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE );
4)TIM3中断优先级设置。

在定时器中断使能之后，因为要产生中断，必不可少的要设置NVIC相关寄存器，设置中断优先级。

5）允许TIM3工作，也就是使能TIM3。

光配置好定时器还不行，没有开启定时器，照样不能用。我们在配置完后要开启定时器，通过TIM3_CR1的CEN位来设置。在固件库里面使能定时器的函数是通过TIM_Cmd函数来实现：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)
这个函数非常简单，比如我们要使能定时器 3，方法为：
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIMx 外设
6）编写中断服务函数。

在最后，还要编写定时器中断服务函数，通过该函数来处理定时器产生的相关中断。在中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。然后执行相关的操作，我们这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器SR的最低位。在处理完中断之后应该向TIM3_SR的最低位写0，来清除中断标志。

在固件库函数里面，用来读取中断状态寄存器的值判断中断类型的函数是：

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)
该函数的作用是:判断定时器TIMx的中断类型TIM_IT是否发生中断。比如，我们要判断定时器3是否发生更新（溢出）中断，方法为：

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){}
固件库中清除中断标志位的函数是：

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)
该函数的作用是，清除定时器TIMx的中断TIM_IT标志位。比如我们在TIM3 的溢出中断发生后，我们要清除中断标志位，方法是：

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );
固件库还提供了两个函数用来判断定时器状态以及清除定时器状态标志位的函数TIM_GetFlagStatus和TIM_ClearFlag,他们的作用和前面两个函数的作用类似。只是在TIM_GetFlagStratus和TIM_ClearFlag，他们的作用和前面两个函数的作用类似。只是在TIM_GetTSatus函数中会先判断这种中断是否使能，使能了才能判断中断标志位，而TIM_GetFlagStstus直接用来判断状态标志位。

  通过以上几个步骤，我们就可以达到我们的目的了，使用通用定时器的更新中断，来控制DS1的亮灭。

2）硬件设计：

1）指示灯DS0和DS1

2）定时器TIM3

通过TIM3的中断来 

控制DS1的亮灭，DS0和DS1的电路在前面已经有介绍了。而TIM3属于STM32的内部资源，只需要软件设置即可正常工作。

3）软件设计

timer.c 文件内容如下：

#include "timer.h"
#include "led.h"
//通用定时器 3 中断初始化
//这里时钟选择为 APB1 的 2 倍，而 APB1 为 36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器 3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //①时钟 TIM3 使能
//定时器 TIM3 初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIM3
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //③允许更新中断
//中断优先级 NVIC 设置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级 0 级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级 3 级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //④初始化 NVIC 寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //⑤使能 TIM3
}