STM32学习笔记——通用定时器TIMx介绍及配置

STM32F1 的定时器功能十分强大，有 TIME1 和 TIME8 等高级定时器，也有 TIME2~TIME5 等通用定时器，还有 TIME6和 TIME7 等基本定时器

通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。
它适用于多种场合，包括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。
每个定时器都是完全独立的，没有互相共享任何资源。它们可以一起同步操作。

以通用定时器 TIM3 为实例，使用定时器产生中断，然后调用中断服务函数，来指示定时器中断的产生。这里我们就对每个步骤通过库函数的实现方式来描述。

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_TimeBaseInit 实现的：

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

第一个参数是确定是哪个定时器，这个比较容易理解。
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，其定义为：

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，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_Prescaler 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TIM_Period是设置自动重载计数周期值。
第四个参数TIM_ClockDivision是用来设置时钟分频因子。

例如针对 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。

第三个参数就很简单了，就是失能还是使能。
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。用 NVIC_Init 函数实现中断优先级的设置（可参考相关文章）。

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 函数来实现的：

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，还是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，来清除该中断标志。
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。使用起来非常简单，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 );

这里需要说明一下，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_GetITStatus 函数中会先判断这种中断是否使能，使能了才去判断中断标志位，而TIM_GetFlagStatus 直接用来判断状态标志位。

//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); //时钟使能
	
	//定时器TIM3初始化
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,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);  //初始化NVIC寄存器


	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx					 
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
		{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
		LED1=!LED1;
		}
}

补充：
系统初始化的时候在默认的系统初始化函数 SystemInit 函数里面已经初始化 APB1 的时钟为 2 分频，所以 APB1 的时钟为 36M，而从 STM32 的内部时钟树图得知：当 APB1 的时钟分频数为 1 的时候，TIM2~7 的时钟为 APB1 的时钟，而如果 APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时钟频率将为 APB1 时钟的两倍。因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值，就可以计算中断时间了。计算公式如下：

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；

其中：
Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz）。
Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。