STM32基本定时器原理及应用：led实现精确延时

前言

在前面我们说了系统滴答定时器(systick)。这里说定时器(TIM)。
关于这两个的区别如下：
1.systick属于内核上的外设。TIM是片上外设。
2.systick计数值为24位，且只能向下递减计数。TIM计数值位16位，且有向上计数(TIM6/7)，可以向上也可以向下技术(除了TIM6/7以外其他计数器)。
3.systick通常为操作系统服务。

1.定时器概念

STM32F1 系列中，除了互联型的产品，共有 8 个定时器，分为基本定时器，通用定时器和高级定时器。
基本定时器 TIM6 和 TIM7 是一个 16 位的只能向上计数的定时器，只能定时，没有外部 IO。
通用定时器 TIM2/3/4/5 是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，每个定时器有四个外部 IO。
高级定时器 TIM1/8是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，还可以有三相电机互补输出信号，每个定时器有 8 个外部 IO。

2.基本定时器结构TIM6/7

基本定时器 TIM6 和 TIM7 还可以为DAC(数模转换器提供时钟).
就内部结构讲解：

2.1 时钟源

定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK_INT，经 APB1 预分频器后分频提供，如果
APB1 预分频系数等于 1，则频率不变，否则频率乘以 2，库函数中 APB1 预分频的系数是 2，即 PCLK1=36M，所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M。

2.2 计数器时钟

定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT，用来驱动计数器计数。 PSC 是一个16 位的预分频器，可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。
具体计算方式为： CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)

2.3 计数器

计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

2.4 自动重装载寄存器

自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。
这里要说明一点，定时器溢出后可以产生中断也可以不产生。具体的区别会在下面的程序中说明。

3.定时时间计算

定时器的一次定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。
计数器在 CK_CNT 的驱动下，计一个数的时间则是 CK_CLK 的倒数，等于： 1/（TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于： 1/（CK_CLK * (ARR+1）)。
即（ARR+1）(PSC+1)/TIMxCLK。
如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来 记 录 中 断的 次 数，那 么 就 可 以计 算 出我们 需 要 的 定时 时 间等于 ：
（ARR+1）(PSC+1)/TIMxCLK*time。

4.定时器初始化结构体

对定时器外设建立了四个初始化结构体，基本定时器只用到其中一个即 TIM_TimeBaseInitTypeDef，其他三个我们在通用/高级定时器章节讲解。

typedef struct {
	uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器
	uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式
	uint32_t TIM_Period; // 定时器周期
	uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频
	uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

1.预分频器时钟源经该预分频器才是定时器时钟，它设定TIMx_PSC 寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535，实现 1 至 65536 分频。
2.定时器计数方式，可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数，即 TIMx_CNT 只能从 0 开始递增，并且无需初始化
3.定时器周期，实际就是设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为 0 至 65535。
4.时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比，基本定时器没有此功能，不用设置。
5.重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。

注意：影子寄存器的引入是ARM的一个特点。在框图表示上下面有一个阴影。
这表示在物理上这个寄存器对应2个寄存器：一个是我们可以写入或读出的寄存器，称为预装载寄存器，另一个是我们看不见的、无法真正对其读写操作的，但在使用中真正起作用的寄存器，称为影子寄存器.数据手册介绍预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，即两者是连通的(permanently)，或者在每一次更新事件(UEV)时才把预装载寄存器的内容传送到影子寄存器。

5.实验：精确定时的led闪烁(无中断)

前面我们说了，定时器溢出之后可以中断也可以不中断，那么不中断，就去查询它的溢出标志位(TIM_FLAG_Update)。
bsp_basetim.h内容：

#ifndef __BSP_BASETIM_H
#define __BSP_BASETIM_H

#include "stm32f10x.h"


/********************基本定时器TIM参数定义，只限TIM6、7************/
#define BASIC_TIM6 // 如果使用TIM7，注释掉这个宏即可

#ifdef  BASIC_TIM6 // 使用基本定时器TIM6
#define            BASIC_TIM                   TIM6
#define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
#define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM6
//计时1ms
#define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
#define            BASIC_TIM_Prescaler         (72-1)


#else  // 使用基本定时器TIM7
#define            BASIC_TIM                   TIM7
#define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
#define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM7
#define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
#define            BASIC_TIM_Prescaler         71


#endif

void BASIC_TIM_Config(void);

void TIM_Delay_Ms( __IO uint32_t ms);


#endif /* __BSP_BASETIM_H */

bsp_basetim.c内容：

#include "bsp_basetim.h"

void BASIC_TIM_Config(void)
{
		TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
		
		// 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M
    BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);
	
		// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = BASIC_TIM_Period;	

	  // 时钟预分频数为
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BASIC_TIM_Prescaler;
	
		// 时钟分频因子 ，基本定时器没有，不用管
    //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
		
		// 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置
    //TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
		
		// 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管
		//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	
	  // 初始化定时器
    TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
		
		// 清除计数器中断标志位
    TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update);
	  
		// 开启计数器中断
   // TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);
		
		// 使能计数器
    TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE);
		
		while( TIM_GetFlagStatus(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update)==RESET	);
		
}

void TIM_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)//计时多少ms，在这里传递参数
{
	uint32_t i;
  for (i=0; i<ms; i++) 
	{
			BASIC_TIM_Config();
	}
}

main.c内容：

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include 
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_basetim.h"


int main(void)
{
	// 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72M。
	LED_GPIO_Config();
	
	while(1)
	{
		//GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT, LED_G_GPIO_PIN);
		LED_G(ON);
		//Delay(0xFFFFF);
		TIM_Delay_Ms(500);
		
		//GPIO_ResetBits(LED_G_GPIO_PORT, LED_G_GPIO_PIN);
		LED_G(OFF);
		//Delay(0xFFFFF);
		TIM_Delay_Ms(500);
	}
}

6.实验：精确定时的led闪烁(有中断)

1-基本定时器产生500MS定时
2-在中断函数里面让LED反转

bsp_basetim.h内容：

#ifndef __BSP_BASETIM_H
#define __BSP_BASETIM_H

#include "stm32f10x.h"


/********************基本定时器TIM参数定义，只限TIM6、7************/
#define BASIC_TIM6 // 如果使用TIM7，注释掉这个宏即可

#ifdef  BASIC_TIM6 // 使用基本定时器TIM6
#define            BASIC_TIM                   TIM6
#define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
#define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM6
#define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)//定时500 ms
#define            BASIC_TIM_Prescaler         (36000-1)
#define            BASIC_TIM_IRQ               TIM6_IRQn
#define            BASIC_TIM_IRQHandler        TIM6_IRQHandler

#else  // 使用基本定时器TIM7
#define            BASIC_TIM                   TIM7
#define            BASIC_TIM_APBxClock_FUN     RCC_APB1PeriphClockCmd
#define            BASIC_TIM_CLK               RCC_APB1Periph_TIM7
#define            BASIC_TIM_Period            (1000-1)
#define            BASIC_TIM_Prescaler         (36000-1)
#define            BASIC_TIM_IRQ               TIM7_IRQn
#define            BASIC_TIM_IRQHandler        TIM7_IRQHandler

#endif

void BASIC_TIM_Init(void);


#endif /* __BSP_BASETIM_H */

bsp_basetim.c内容：

#include "bsp_basetim.h"
/*

1-基本定时器产生500MS定时
2-在中断函数里面让LED反转

编程要点
1-配置时基初始化结构体
2-开启定时器更新中断（即定时时间到了）
3-配置中断优先级
4-使能定时器
5-编写中断服务函数
6-编写main函数

*/

// 中断优先级配置
static void BASIC_TIM_NVIC_Config(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
    // 设置中断组为0
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);		
		// 设置中断来源
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ ;	
		// 设置主优先级为 0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;	 
	  // 设置抢占优先级为3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;	
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

static void BASIC_TIM_Config(void)
{
		TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
		
		// 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M
    BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);
	
		// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = BASIC_TIM_Period;	

	  // 时钟预分频数为
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BASIC_TIM_Prescaler;
	
		// 时钟分频因子 ，基本定时器没有，不用管
    //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
		
		// 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置
    //TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
		
		// 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管
		//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	
	  // 初始化定时器
    TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
		
		// 清除计数器中断标志位
    TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update);
	  
		// 开启计数器中断
    TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);
		
		// 使能计数器
    TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE);
}

void BASIC_TIM_Init(void)
{
	BASIC_TIM_NVIC_Config();
	BASIC_TIM_Config();
}

主函数内容都是一样的。

后记

基本定时器，只具备最基本的定时功能。产生中断或DMA操作。驱动DAC。