每节课都是一个项目 手把手用STM32打造联网气象站-4-STM32基础三件套-TIM定时器和SYSTICK初始化

STM32基础系列包含了三件套，掌握了这三件套，类似于掌握了程咬金三板斧，就可以开始干项目，创造价值了。毕竟，真正的编程是一项实战性很强的技术，掌握编程主要靠实战，而不是靠知识灌输。

STM32的编程三件套就是：

1. GPIO初始化；
2. TIM定时器（含中断），也可以用SYSTICK替代；
3. USART串口；

前面详细讲了第一板斧，如何初始化GPIO，顺道讲了如何跟着ST学编程，如何降低代码之间的耦合性。

详细可以复习一下下面：

(24条消息) 每节课都是一个项目 手把手用STM32打造联网气象站-3-STM32基础三件套-掌握GPIO初始化_可志嵌入式的博客-CSDN博客

本节讲解第二板斧，如何使用TIM定时器，如何采用TIM定时器实现精准定时。 

1. 定时器的意义

我们先考虑一个问题：如果我们需要精确的设置LED点亮100S，那么应该怎么做呢？

在没有操作系统的代码中，程序执行一般分为双循环模式：

• while大循环
• 定时器中断

大循环中，设置cnt为100，然后点亮LED，并不断检查定时器实际是否到达。在中断处理中，每隔1S，检查cnt大于0时，将cnt自减。

当cnt自减到0时，LED将熄灭。这样就实现了准确的100S延时。

那么另外有一个问题：为何不直接用delay函数来实现呢？例如：

LEDON;
delay(100);
LEDOFF;

上面的方法虽然简单，但是在执行delay(100)这个语句时，MCU是阻塞的，并不响应任何输入，因此，长时间的delay在真实项目中，是不能使用的！真实项目中，需要采用非阻塞的方式进行，才能避免代码执行中被卡死。

2. 定时器的初始化

在理解定时器初始化之前，我们先回忆一下GPIO初始化部分：定义一个结构体，初始化时钟，定义结构体参数并传递到GPIO_Init函数中。具体参见下面链接。

每节课都是一个项目 手把手用STM32打造联网气象站-3-STM32基础三件套-掌握GPIO初始化_可志嵌入式的博客-CSDN博客

TIM定时器的初始化非常类似，也是这样步骤：定义一个TIM结构体，初始化TIM时钟，设定参数并传递到TIM_Init函数中。这些步骤是一模一样的。

但是定时器初始化还会多几个步骤 ：清楚中断标志位，开启定时器中断，使能定时器。

同样的，对于定时器初始化的过程，我们了解这些步骤即可，真正移植过程中，将主要查看.h文件，并且修改宏定义，实现代码移植和调用。

2.1定时器初始化步骤

第一步：定义结构体变量；

第二步：开启定时器时钟；

第三步：设定定时器参数，并且调用Init函数写入参数；

第四步：请中断标志；

第五步：开启中断；

第六步：使能定时器；

 本教程中，会把STM32F1的六路定时器都单独进行初始化和中断定时，方便后续在不同项目总，根据管脚配置和项目配置，启动对应项目。

2.2定时器计算方式

 

 定时器的计算取决于Period和Prescaler两个参数。STM32主频为72MHz （比1996年486的速度还快），72/(Prescaler+1) =72/(71+1) 1MHz，也就是对应这1us，1us*Period=1us*1000=1ms。因此这里1ms触发一次中断。如果需要10MS触发一次中断，我们只需要把Period修改为10000即可。

3.中断的初始化

定时器的基本功能是按照固定时间计时，并且达到时间后，触发中断。因此，使用定时器就一定要初始化中断。定时器内部仅仅计时而已，中断函数内，才会真的处理对应问题。

中断初始化和GPIO初始化，TIM初始化都非常类似，也是三部曲：

第一步：定义结构体变量；

第二步：有点特殊，需要设定中断分组，这里放到下面详细讲解；

第三步：设定结构体参数，并调用Init函数，写入参数；

当我们反复熟悉掌握这些三部曲之后，就会发现其实STM32的各个初始化都非常类似。

3.1中断分组设置

Cortex M3内核支持256个中断，其中包括16个内核中断和240个外部中断，且具有256级的可编程中断设置，而STM32只用了其中一部分。

        STM32有84个中断，包括16个内核中断和68个可屏蔽中断，具有16级可编程中断优先级。而我所使用的103系列只有60个可屏蔽中断。我们把这60个可屏蔽中断列一下：

这么多的中断，如果没有一个好的管理方式进行管理，会乱成一团。所以STM32中，采用中断分组的方法。

它把中断分成了5组，分别对应了NVIC_PriorityGroup0~NVIC_PriorityGroup5。

对于第0组，有0位抢占优先级，4位响应优先级，也就是总共有16个响应优先级；

第1组，1位抢占，3位响应，也就是2个抢占，8个响应优先级；

第2组，2位抢占，2位响应，也就是4个抢占，4个响应；

第3组，3位抢占，1位响应，也就是8个抢占，2个响应；

第4组，4位抢占，1位响应，也就是16个抢占，1个响应；

这里解释一下抢占优先级和响应优先级，两个都是翻译过来的，听起来有些别扭。按照通俗的说法，抢占优先级和响应优先级，两者对应关系可以看下图。抢占>响应。

上图是分组2的情况，这时会有4级抢占，4级响应。如果uart1中断位抢占2，响应1， tim2中断为抢占1，响应4，那么tim2中断的优先级更高，它可以屏蔽uart1的中断。也就是优先级更高的中断在办事的时候，优先级低的中断，是不能打断它的。而优先级低的中断在办事的时候，则可以被优先级高的中断打断。

这里需要注意：高抢占优先级可以打断低抢占优先级的中断，从而实现中断嵌套。若两个中断的抢占优先级相同，不可发生嵌套，其中响应优先级高的先执行，若两中断无论是抢占优先级还是响应优先级数值都相等，中断控制器将根据中断向量表中的位置来觉得执行顺序

 3.2中断初始化

中断初始化步骤和其他初始化步骤相比较，没啥明显区别。步骤类似，内容不同。关于中断优先级的初始化步骤，还是需要专门理解一下的。因为实际项目中，往往会遇到多个中断的情况。

 第一步：创建结构体变量；

第二步：设置优先级分组，也就是前面所说的分组0~分组4之间，选一个分组。这里选择了分组0；

第三步：设置参数：我们需要设定中断源，这里通道为TIM6_IRQ；需要设置抢占优先级，这里只有一个选择，就是0；需要设置响应优先级，这里可以设置0~15，我们选择了3；然后使能中断；

第四步：将配置的参数带入函数中；

// 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);
}

对于中断优先级配置，我们需要掌握下面几点：

1. 这里只用了一个中断，我们把中断分组设置放到了定时器初始化函数中；如果用到多个中断，则需要把中断分组设置单独拎出来了；

2. 每隔中断，需要指定中断源，设置抢占优先级，设置响应优先级；

  3.3定时器初始化

最后完成定时器初始化即可。

 3.4中断处理函数

完成了上面的配置后，我们的代码就会乖乖地每隔1ms，进一次中断。

进了中断之后，在中断向量表中，指定了中断源和中断处理函数的关系。也就是中断处理函数的名字是定死的，不能随意修改。

比如在MDK的startup_stm32f10x_hd.s中，就明确指定了TIM6中断处理函数为TIM6_IRQHandler。

 

 中断处理函数中，主要做了3 件事情：

1. 检查对应中断标志位是否已经被设定了；

2. 倒计时直到0；

3. 清除标志位；

4.实现0.5HZ的LED闪烁

完成了前面几个步骤后，我们已经完成了定时器的初始化和中断处理函数，使得每隔1ms就会进一次中断。但是这样还不能实现LED定时闪烁，我们只实现了前面双循环的右边。

 我们还需不断把cnt设置为一个较大的数值。

这里不断把time设置为1000。每当time在定时器中，被自减到0时，就会在主循环中被设置为1000。如此不断循环，即可实现0.5HZ led闪烁。

而且整个过程中，没有用到一句delay，全部代码流畅运行，没有任何阻塞。

5.代码的移植注意事项

要移植，看头文件。如果我们需要把这里的定时器函数tim.c和tim.h移植到别的工程中，我们只需要看tim.h文件中实施的定义即可。

如果需要修改定时器中断间隔，我们修改Prescaler和Period即可;

如果需要修改点灯的频率，修改HALF_PERIOD这个宏定义即可；

6.SysTick定时器的使用 

这是一个24位的系统节拍定时器system tick timer,SysTick,具有自动重载和溢出中断功能，所有基于Cortex_M3处理器的微控制器都可以由这个定时器获得一定的时间间隔。

 6.1 SysTick初始化 

SysTick_Init()函数调用Core_cm3中的SysTick_Config，进行Systick的配置。函数入参为SystemCoreClock，也就是72M，然后再除以1000，对应的是72000这个数字，这个数字为Systick的滴答时钟。由于Systick时钟为1/72M , 间隔时间为72000/72000000=1000，单位为us，因此systick间隔时间为1ms。如果需要加快间隔时间，比如，变为100us，则需要把1000修改为10000，这样心跳间隔就会变为100us。

  6.2 SysTick产生1us延时

Delay_us的工作原理是：

1.start从SysTick->VAL中获取当前的滴答计数器的数值，也就是开始延时时的值。这个VAL会不断自减，自减的时间间隔就是systickConfig中配置的时间。

2. reload则读取LOAD中的数值，这个数值就是初始化SystickConfig中设定的数值。us_tick设定的则是常量72。

3. 在do while循环中，将从VAL中读取当前值，然后再delta中进行计算，如果start>now，说明没有还没有被减到0，这时delta=start-now， 如果start

4.最后如果delta

例如：如果一开始val为500， 也就是start是500，now读出来为200，比start小，说明delta为500-200。如果now读出来是1500，比start大，则说明已经减到0并重新加载relad值72000，这个时候就需要将delta计算为72000+500-1500，这个时间才是间隔时间。

用这种方法延时时间最大不超出1ms，也就是一个reload对应的时间。

  6.3 SysTickHandler中断延时

 延时时间到了之后，会自动调用SysTick_Handler中。

这个SysTick Handler在启动函数hd.s中定义，我们的中断函数只要名字相同就行了。中断处理函数中，每隔20ms检查一次按键处理函数。

以上就是Systick的用法。

 

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行！

马上下载测试代码，看看效果。

测试代码链接

https://download.csdn.net/download/book_drabit/85914311

并且试着修改一下LED闪烁频率，观察一下效果。

接下来会一步一步带你完成家庭气象站的开发工作，敬请收藏关注，以免下次找不到了。