【正点原子STM32连载】第十六章 基本定时器中断实验 摘自【正点原子】APM32F407最小系统板使用指南

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第十六章 基本定时器中断实验

APM32F407内部有多种多个定时器（TMR），本章介绍APM32F407基本定时器的使用，基本定时器是一类只能实现定时功能、没有外部接口的定时器。通过本章的学习，读者将学习到基本定时器的使用。
本章分为如下几个小节：
16.1 硬件设计
16.2 程序设计
16.3 下载验证

16.1 硬件设计
16.1.1 例程功能

1. 程序运行后配置定时器6溢出时间为500毫秒，并开启中断，在中断服务函数中翻转LED1的状态
2. 在主循环中每200毫秒执行一次LED0状态翻转操作
   16.1.2 硬件资源
3. LED
   LED0 - PF9
   LED1 - PF10
4. 定时器6
   16.1.3 原理图
   本章实验使用的定时器6为APM32F407的片上资源，因此并没有相应的连接原理图。
   16.2 程序设计
   16.2.1 Geehy标准库的TMR驱动
   本章实验将配置TMR6每间隔500毫秒产生一次中断，并在其中断服务函数中改变一次LED1的状态，具体的步骤如下：
   ①：配置TMR6的自动重装载值和预分频器数值
   ②：使能TMR6的更新中断
   ③：使能TMR6中断，并配置其相关的中断优先级
   ④：使能TMR6
   在Geehy标准库中对应的驱动函数如下：
   ①：配置TMR
   该函数用于配置TMR的各项参数，其函数原型如下所示：
   void TMR_ConfigTimeBase(TMR_T* tmr, TMR_BaseConfig_T* baseConfig);
   该函数的形参描述，如下表所示：
   

该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表16.2.1.2 函数TMR_ConfigTimeBase()返回值描述
该函数使用TMR_BaseConfig_T类型的结构体变量传入TMR外设的配置参数，该结构体的定义如下所示：

typedef enum
{
    TMR_COUNTER_MODE_UP					= 0x00,	/* 向上计数 */
    TMR_COUNTER_MODE_DOWN				= 0x01,	/* 向下计数 */
    TMR_COUNTER_MODE_CENTER_ALIGNED1	= 0x10,	/* 中心对齐模式1 */
    TMR_COUNTER_MODE_CENTER_ALIGNED2	= 0x20,	/* 中心对齐模式2 */
    TMR_COUNTER_MODE_CENTER_ALIGNED3	= 0x30	/* 中心对齐模式3 */
} TMR_COUNTER_MODE_T;

typedef enum
{
    TMR_CLOCK_DIV_1,								/* 不分频 */
    TMR_CLOCK_DIV_2,								/* 2分频 */
    TMR_CLOCK_DIV_4								/* 4分频 */
} TMR_CLOCK_DIV_T;

typedef struct
{
    TMR_COUNTER_MODE_T	countMode;			/* 计数模式 */
    TMR_CLOCK_DIV_T		clockDivision;		/* 时钟分频系数 */
    uint16_t				period;				/* 自动重装载数值 */
    uint16_t				division;			/* 预分频器数值 */
    uint8_t				repetitionCounter;	/* 重复计数数值 */
} TMR_BaseConfig_T;
该函数的使用示例，如下所示：
#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_tmr.h"

void example_fun(void)
{
    TMR_BaseConfig_T tmr_init_struct;
    
    /* 配置TMR1 */
    tmr_init_struct.countMode			= TMR_COUNTER_MODE_UP;
    tmr_init_struct.clockDivision		= TMR_CLOCK_DIV_1;
    tmr_init_struct.period				= 1000 - 1;
    tmr_init_struct.division			= 168 - 1;
    tmr_init_struct.repetitionCounter	= 0;
    TMR_ConfigTimeBase(TMR1, &tmr_init_struct);
}

②：使能TMR指定中断
该函数用于使能TMR的指定中断，其函数原型如下所示：
void TMR_EnableInterrupt(TMR_T* tmr, uint16_t interrupt);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
tmr 指向TMR外设结构体的指针
例如：TMR1、TMR2等（在apm32f4xx.h文件中有定义）
interrupt 指定使能的中断
例如：TMR_INT_UPDATE（更新中断）、TMR_INT_TRG（触发中断）等（在apm32f4xx_tmr.h文件中有定义）
表16.2.1.3 函数TMR_EnableInterrupt()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表16.2.1.4 函数TMR_EnableInterrupt()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_tmr.h"

void example_fun(void)
{
    /* 使能TMR1的更新中断 */
    TMR_EnableInterrupt(TMR1, TMR_INT_UPDATE);
}

③：配置TMR中断
请见第12.2.3小节中配置中断的相关内容。
④：使能TMR
该函数用于使能TMR，其函数原型如下所示：
void TMR_Enable(TMR_T* tmr);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
tmr 指向TMR外设结构体的指针
例如：TMR1、TMR2等（在apm32f4xx.h文件中有定义）
表16.2.1.5 函数TMR_Enable()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表16.2.1.6 函数TMR_Enable()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_tmr.h"

void example_fun(void)
{
    /* 使能TMR1 */
    TMR_Enable(TMR1);
}

16.2.2 基本定时器驱动
本章实验的基本定时器驱动主要负责向应用层提供基本定时器的初始化函数，并实现基本定时器的中断回调函数。本章实验中，基本定时器的驱动代码包括btmr.c和btmr.h两个文件。
基本定时器驱动中，对TMR的相关宏定义，如下所示：

#define BTMR_TMRX_INT				TMR6
#define BTMR_TMRX_INT_IRQn			TMR6_DAC_IRQn
#define BTMR_TMRX_INT_IRQHandler	TMR6_DAC_IRQHandler
#define BTMR_TMRX_INT_CLK_ENABLE()							\
    do {														\
    		RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR6);	\
    } while (0)
基本定时器驱动中TMR6的初始化函数，如下所示：
/**
 * @brief	初始化基本定时器中断
 * @note	当APB1PSC!=1时，定时器的时钟频率为APB1时钟的2倍
 * 			因此定时器的时钟频率为84MHz
 * 			定时器溢出时间计算方法：Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / TMRxCLK
 * 			TMRxCLK=定时器时钟频率，单位MHz
 * @param	arr: 自动重装载值
 * @param	psc: 预分频器数值
 * @retval	无
 */
void btmr_tmrx_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TMR_BaseConfig_T tmr_init_struct;
    
    /* 使能时钟 */
    BTMR_TMRX_INT_CLK_ENABLE();								/* 使能基本定时器时钟 */
    
    /* 配置基本定时器 */
    tmr_init_struct.period		= arr;						/* 自动重装载值 */
    tmr_init_struct.division	= psc;						/* 预分频器数值 */
    TMR_ConfigTimeBase(BTMR_TMRX_INT, &tmr_init_struct);	/* 配置基本定时器 */
    
    /* 使能基本定时器及其相关中断 */
    TMR_EnableInterrupt(BTMR_TMRX_INT, TMR_INT_UPDATE);		/* 使能更新中断 */
    NVIC_EnableIRQRequest(BTMR_TMRX_INT_IRQn, 1, 0);		/* 开启中断 */
    TMR_Enable(BTMR_TMRX_INT);								/* 使能基本定时器 */
}

从TMR6的初始化代码中可以看到，调用函数TMR_ConfigTimeBase()配置TMR6时，传入的参数tmr_init_struct只配置了自动重装载值和预分频器数值，这是因为对于基本定时器而言，只有这两个成员变量是有效的，因此仅需配置这两个成员变量。并且开启了TMR6的更新中断，因此每当TMR6计数溢出后都会产生一次更新中断。
基本定时器驱动中TMR6的中断回调函数，如下所示：

/**
 * @brief	基本定时器中断服务函数
 * @param	无
 * @retval	无
 */
void BTMR_TMRX_INT_IRQHandler(void)
{
    /* 判断更新中断标志 */
    if (TMR_ReadIntFlag(BTMR_TMRX_INT, TMR_INT_UPDATE) == SET)
    {
    		LED1_TOGGLE();										/* 翻转LED1状态 */
    		TMR_ClearIntFlag(BTMR_TMRX_INT, TMR_INT_UPDATE);	/* 清除更新中断标志 */
    }
}

从上面的代码中可以看出，在TMR6每次计数溢出后都会翻转一次LED1的状态。
16.2.3 实验应用代码
本章实验的应用代码，如下所示：

int main(void)
{
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_3);	/* 设置中断优先级分组为组3 */
    sys_apm32_clock_init(336, 8, 2, 7);					/* 配置系统时钟 */
    delay_init(168);										/* 初始化延时功能 */
    usart_init(115200);									/* 初始化串口 */
    led_init();											/* 初始化LED */
    btmr_tmrx_int_init(5000 - 1, 8400 - 1);				/* 初始化基本定时器中断 */
    
    while (1)
    {
    		LED0_TOGGLE();
    		delay_ms(200);
    }
}

从上面的代码中可以看到，TMR6的自动重装载配置为(5000-1)，TMR6的预分频器数值配置为(8400-1)，并且TMR6的时钟频率为84MHz，因此TMR6的计数频率为10KHz，且TMR6计数5000次溢出一次，因此溢出频率为2Hz，又因为TMR6每溢出一次都会改变一次LED1的状态，因此LED1的闪烁频率为1Hz。
16.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到板子上的LED0和LED1都在闪烁，但闪烁频率不同，LED0每间隔200毫秒改变一次状态，LED1在TMR6的中断回调函数中被改变状态，其闪烁的频率约为1Hz。