【工具使用】STM32CubeMX-基础定时器配置

一、概述

    无论是新手还是大佬，基于STM32单片机的开发，使用STM32CubeMX都是可以极大提升开发效率的，并且其界面化的开发，也大大降低了新手对STM32单片机的开发门槛。
    本文主要讲述STM32芯片的定时器的配置及其相关知识。

二、软件说明

    STM32CubeMX是ST官方出的一款针对ST的MCU/MPU跨平台的图形化工具，支持在Linux、MacOS、Window系统下开发，其对接的底层接口是HAL库，另外习惯于寄存器开发的同学们，也可以使用LL库。STM32CubeMX除了集成MCU/MPU的硬件抽象层，另外还集成了像RTOS，文件系统，USB，网络，显示，嵌入式AI等中间件，这样开发者就能够很轻松的完成MCU/MPU的底层驱动的配置，留出更多精力开发上层功能逻辑，能够更进一步提高了嵌入式开发效率。
    演示版本 6.7.0

三、定时器简介

    定时器，顾名思义，就是定时的功能，定时器在单片机中算是除GPIO外最基本的外设。在ST中，定时器分为几种，基础定时器，通用定时器，高级定时器和低功耗定时器。本文重点在于基础定时器的配置，其他类型的定时器在其他篇章中详细说明。
    基础定时器，就是只提供最基础的定时功能，下面我们就从ST这个基础定时器框图来讲解一下定时器原理。

    以定时1s为例，如果当前输入的时钟频率为1MHz，那怎么样才能得到1s的间隔呢？众所周知，1MHz，本身的含义就是每秒1000000次的频次，那么很容易就能想到，如果让定时器每个时钟周期计一个数，计到1000000次的时候就是1s的时间。于是第一个参数就出现了——自动重装载值（Auto Reload Value），这个参数的作用就是：当计数达到自动重装载值时，可以触发一个溢出中断标志，用户获取这个溢出中断标志就可以得到1s的时间。
    然而现实并没这么理想，这个自动重装载值只有16位，定时器的计数值也只有16位，也就是说计数最大只能到65535，根本到不了1000000，那应该怎么办呢？想一下，既然计数没办法达到这么大的数，那是不是可以让计数不要计那么快，比如让定时器以1kHz的频率计数，那只要计1000次就可以得到1s的时间。但定时器的输入是1MHz，怎么样才能让它变慢呢？这时候另一个参数就派上用场了——预分频系数（Prescaler Value）。1MHz进行2分频，就是500kHz，进行1000分频，就是1kHz。

四、定时器配置

    看完原理，这里我们就来看下具体的功能实现，就以上面的定时1s钟为例，在CubeMX中应该如何设置。

• 基本配置

    首先看下配置界面，因为这里我们只需要一个定时知会的功能，并不需要使用到外部端口，所以我们可以直接在选项卡"Timers"中选择"TIM6"（TIM6就是基础定时器），勾选"Activated"启用定时器。

    接下来看下基本的一些配置信息。

单脉冲模式（One Pulse Mode）： 开启这个模式后，只要触发了一次溢出标志，就会自动把计数使能关掉，想再次触发需要手动开启计数使能。所以如果想要实现周期触发事件，就不用勾选这个选项。
预分频系数（Prescaler）： 新手杀手之一，虽然这里写的是预分频系数，但实际设置的值是预分频系数-1，也就是需要10分频时，需要设置9。
计数模式（Counter Mode）： 计数模式，也称计数方向，决定定时器是递增计数还是递减计数。如果只是用来定时，那递增或递减都没什么影响。
计数周期（Counter Period）： 就是当计数值达到计数周期值时，会触发一个溢出标志，新手杀手之二，因为计数是从0开始计的，所以如果想要实现10次计数，这里只需要设置9即可。
自动重装载（auto-reload preload）： 如果选择了自动重装载，那么在触发了一次溢出标志后，定时器会自动将计数清0并重新计数。
触发事件选择（Trigger Event Selection）： 可以选择通过UG标志、计数使能、溢出标志来触发输出，这个一般用不上。

    为了实现1s的计时，我们得先知道当前定时器的时钟频率。先查看下时钟树，TIM6是挂在APB时钟总线上的，这里我们按单片机最高主频设置的，是48MHz。

    为了方便计算，这里我们预分频系数可以填47999，也就是48000分频。计数周期就可以填999，也就是计数1000次。另外再使能自动重装载，这样就可以得到一个1s的周期计数。

    为了让计数周期到时可以立即知会到我们去执行一些操作，这里还需要打开中断服务函数。在"NVIC Setting"选项卡中，勾选"TIM6"的中断使能。

    做完以上配置，选择好使用的库就可以生成工程代码了。

• LL库代码实现

    在生成的工程中添加如下代码，在触发中断时，对一个bool变量进行翻转。

/***************************main.c******************************/
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  
  /* 使能更新中断 */
  LL_TIM_EnableIT_UPDATE(TIM6);
  /* 使能计数 */
  LL_TIM_EnableCounter(TIM6);
  
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
/***********************************************************************/

/***************************stm32f0xx_it.c******************************/
void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM6_DAC_IRQn 0 */
  /* 进中断后判断如果使能了更新中断，且更新中断标志为1，则翻转数据，并清除标志 */
  if (   (LL_TIM_IsActiveFlag_UPDATE(TIM6))
      && (LL_TIM_IsEnabledIT_UPDATE(TIM6))
	   )
  {
      LL_TIM_ClearFlag_UPDATE(TIM6);
      TestTimer = (++TestTimer) % 2;
  }
  /* USER CODE END TIM6_DAC_IRQn 0 */

  /* USER CODE BEGIN TIM6_DAC_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM6_DAC_IRQn 1 */
}
/*******************************************************************/

• HAL库代码实现

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t TestTimer = 0;
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(htim);
  TestTimer = (++TestTimer) % 2;
  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
   */
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  
  /* 使能更新中断 */
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);
  /* 启动定时器 */
  HAL_TIM_Base_Start(&htim6);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

• 效果演示

    烧录软件进行调试，可以看到该变量1s翻转一次电平。

五、注意事项

1、留意预分频系数和重装载值设置的时候都是要减1处理，也就是想要2分频，PSC需要设置为1，想要计数10次复位，则需要给重装载值设置9。
2、配置完生成的工程，并不会在初始化的时候就给打开计数，需要在使用过程中自行调用LL库打开。