STM32 通用定时器的定时功能 学习笔记

这节主要讲下STM32 通用定时器的定时功能。

一、TIMx的时钟源问题：

STM32有8路寄存器，包括TIM1和TIM8两个高级定时器，TIM6和TIM7两个基本定时器，TIM2-TIM5四个通用定时器，定时器是完全独立的，而且没有互相共享任何资源，它们可以一起同步操作，所有TIMx定时器在内部相连，用于定时器同步或链接。当一个定时器处于主模式时，它可以对另一个处于从模式的定时器的计数器进行复位、启动、停止或提供时钟等操作。其中TIM1和TIM8挂在APB2总线上，而TIM2-TIM7则挂在APB1总线上。他们所在的APB2总线也比APB1总线要好。APB2可以工作在72MHz下，而APB1最大是36MHz。

1）定时器的时钟：
计数器时钟可由下列时钟源提供： 
 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。

这些时钟，具体选择哪个可以通过TIMx_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，除非APB1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。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自APB1，而是来自APB2的。


2）定时器的核心：
说到定时器的核心，自然少不了两个,一个是计数时钟（每隔多长时间计一次），二是计多少次溢出，这两个就共同决定了溢出时间。定时器的计数时钟根据定时器的不同分别来自APB1或APB2，计数时钟说白了就是要把一秒分成很多份，但由于总线时钟一般在数十兆，经过分频的APB也在数十兆，所以要把APB再分频至更低的频率，这就需要设置预分频寄存器。例如当前APB1为36MHz，除非APB1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，这时的TIMx时钟为72MHz，因此分频至10KHz需要设置预分频器寄存器TIMx_PSC（如下图）为7199，为什么是7199而不是7200呢？
下面寄存器介绍说明了这点：计数器时钟CK_CNT等于TIMx时钟/（PSC+1），所以只需设置寄存器值7199就行了。
这里10KHz的频率相当于把一秒分为10000份，即0.0001秒，定时器每隔0.0001秒涨一次。
注：因为PSC是16位寄存器，所以值范围为0-65535。
计数器自动重装载寄存器TIMx_ARR，该寄存器存放的就是计数器要增加的次数（计多少次溢出）。
注：因为ARR也是16位寄存器，所以值范围为0-65535。
这样这两个寄存器决定了溢出时间，接着上面的例子，如果设置ARR寄存器值为5000，那就是说定时器每隔0.0001秒涨一次，总共涨5000次，这样就是0.5秒溢出一次。
总结下来，定时器的溢出公式为：溢出时间(秒)= ((ARR+1)*(PSC+1))/ TIMx时钟CK_INT（MHz）


定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器。
下面以定时器2~7的时钟说明这个倍频器的作用：当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；
当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。


假定AHB=36MHz，因为APB1允许的最大频率为36MHz，所以APB1的预分频系数可以取任意数值；
当预分频系数=1时，APB1=36MHz，TIM2~7的时钟频率=36MHz(倍频器不起作用)；

当预分频系数=2时，APB1=18MHz，在倍频器的作用下，TIM2~7的时钟频率=36MHz。

有人会问，既然需要TIM2~7的时钟频率=36MHz，为什么不直接取APB1的预分频系数=1？

答案是：APB1不但要为TIM2~7提供时钟，而且还要为其它外设提供时钟；

设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时，TIM2~7仍能得到较高的时钟频率。
再举个例子：当AHB=72MHz时，APB1的预分频系数必须大于2，因为APB1的最大频率只能为36MHz。

如果APB1的预分频系数=2，则因为这个倍频器，TIM2~7仍然能够得到72MHz的时钟频率。能够使用更高的时钟频率，无疑提高了定时器的分辨率，这也正是设计这个倍频器的初衷。

二、TIM通用定时器配置步骤：
1.配置TIM时钟　　
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);


2.定时器基本配置
void TIM2_Configuration(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

TIM_DeInit(TIM2); //复位TIM2定时器


TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5-1;        // 2.5ms    
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000-1;    // 分频36000      
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  // 时钟分频 
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 计数方向向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);


TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);


TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); 


TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);      
}

TIM_Period设置了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。它的取值必须在0x0000和0xFFFF之间。
TIM_Prescaler设置了用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值。它的取值必须在0x0000和0xFFFF之间。
TIM_ClockDivision的作用是做一段延时，一般在特殊场合的时候会用到，可不关心。
TIM_CounterMode选择了计数器模式:
TIM_CounterMode_Up                       //TIM向上计数模式
TIM_CounterMode_Down                     //TIM向下计数模式
TIM_CounterMode_CenterAligned1   //TIM中央对齐模式1计数模式
TIM_CounterMode_CenterAligned2   //TIM中央对齐模式2计数模式
TIM_CounterMode_CenterAligned3   //TIM中央对齐模式3计数模式
单片机时钟频率72MHz，APB1 二分频36MHz，故TIM2自动2倍频至72MHz，故定时器中断频率为72000000/36000/5=400Hz


3.使能定时器中断TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);


4.配置NVIC。
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

5.写中断函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
......//中断处理
}