03:TIM定时器

目录

一:TIM

1:介绍

2:定时器的分类

3:基本定时器

4:通用定时器

 5:高级定时器

6:定时器的基本结构

二:定时中断功能

A:定时器定时器中断

1:连接图

​编辑 

2:步骤

3:函数介绍

4:代码

三:外部时钟功能

A:定时器外部时钟

1:连接图

2:函数介绍 

3:外部时钟代码

---

一:TIM

1:介绍

        TIM（Timer）定时器

        定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断

        16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时 (计数器、预分频器、自动重装寄存器构成时基单元)

        不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能

         根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

2:定时器的分类

 STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4

3:基本定时器

1 :  预分频器+CNT计数器+自动重装载寄存器=时基单元

2 : 基本定时器只能选择内部时钟;他们都为16位的

预分频器 : 可以对72MHZ的计数时钟进行预分频处理; 对输入的基准频率提前进行一个分频的操作

eg : 预分频器写0,那就是不分频,或者说是1分频 ; 输出频率=输入频率=72MHz

预分频器写1，那就是2分频，输出频率(实际分频系数)=输入频率/2=36MHz

预分频器写2，那就是3分频，输出频率(实际分频系数)=输入频率/3= 24MHz

所以预分频器的值和实际的分频系数相差了1;  实际分频系数=预分频器的值+1

计数器 : 计数器可以对预分频后的计数时钟进行计数,预分频器每来一个上升沿计数器就+1

        所以计数器的值在计时过程中会不断地自增运行,直到达到目标值(自动重装载寄存器)然后产生中断,然后在重新开始计数

自动重装载寄存器(固定值) : 储存的是我们的计数目标,产生中断的目标值,(当计数器达到目标值就产生中断)

流程: 基准时钟------->预分频器------>计数器<--------->自动重装载计数器

计数器不断自增,会和自动重装载寄存器比较,当两个的值相同时,产生更新中断和更新事件;

cpu会响应更新中断

4:通用定时器

 5:高级定时器

6:定时器的基本结构

二:定时中断功能

A:定时器定时器中断

我们使用的是通用定时器TIM2在案列中(内部时钟)

1:连接图

 

2:步骤

1: 开启时钟 (RCC)

2: 选择时基单元的时钟 (TIM_InternalClockConfig--选择内部时钟)

3: 配置时基单元  (TIM_TimeBaseInit)

4 : 使能更新中断( TIM_ITConfig中断时钟控制)

5: NICV的配置   (见 02: STM32)

6: 启动定时器  (TIM_Cmd)

3:函数介绍

在stm32f10x tim.h文件中的函数-----时钟源选择函数   (选择时基单元的时钟)

void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);

void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_TIM_TIxExternalCLKSource,
uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);

void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter);

void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, 
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter);

TIM_InternalClockConfig : 选择内部时钟

TIM_ITRxExternalClockConfig : 选择TIR其他定时器的时钟

TIM_TIxExternalClockConfig : 选择TIx捕获通道的时钟

TIM_ETRClockMode1Config : 选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟

TIM_ETRClockMode2Config : 选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟

TIM_ETRConfig : 单独用来配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数的

 在stm32f10x tim.h文件中的函数-------时基单元函数

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

TIM_TimeBaseInit : 时基单元初始化,;TIMX选择某个定时器;  TIM_TimeBaseInitStruct:结构体包含了TIM配置的一些参数;

 在stm32f10x tim.h文件中的函数-------中断输出控制函数

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);

TIM_ITConfig : 使能中断输出信号

 在stm32f10x tim.h文件中的函数-------运行控制函数函数

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

 TIM_Cmd : 选择启动那个定时器, 选择使能还有失能

 在stm32f10x tim.h文件中的函数-------单独修改初始化函数中的重要参数

不能为了某一个参数.直接重新初始化,太关于麻烦,直接更改某一个参数即可

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);
 

void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);

uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);
 

uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);
 

TIM_PrescalerConfig :  单独写预分频值

TIM_CounterModeConfig : 改变计数器的计数模式

TIM_ARRPreloadConfig : 自动重装器预装功能配置

TIM_SetCounter : 给计数器写入一个值

TIM_SetAutoreload : 给自动重装器写入一个值

TIM_GetCounter : 获取当前计数器的值

TIM_GetPrescaler :获取当前的预分频器的值

在stm32f10x tim.h文件中的函数--其他函数

void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);

void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

TIM_DeInit : 恢复缺省配置

TIM_TimeBaseStructInit : 结构体变量赋一个默认值

4:代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
int16_t Num;

extern int16_t Num;
void Timer_init(void){
//第一步是开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
//第二步，选择时基单元的时钟 (stm23上电默认使用的是内部时钟,这一行代码可以省略)
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
//第三步，配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数
/*计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
					       = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1
	定时频率=72M/(PSC+1)/(ARR+1)
	72MHZ=72000KHZ
	72000KHZ/7200=10KHZ=10000HZ
	T=1/F   T=1/10000hz=0.0001s=0.1ms
	然后以0.1ms的周期计10 000个数,所以就是1s
	
	*/
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000-1;			//自动重装载寄存器ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=7200-1;  //预分频器PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//高级定时器特有的(重复寄存器)
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
//第四使能更新中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
	
	
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);  //手动清除更新中断标志位
	
//第五步NICV的配置
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	
	
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//第六步启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(){
	//检查中断标志位
	if (	TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		//清除标志位
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}


int main(void)
{
	OLED_Init();
	Timer_init();
	OLED_ShowString(1, 1, "Num:");
	
	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1,5,Num,5);
	}
}

为什么要清除中断标志位

响应中断条件是:中断使能和中断标志同时成立

单片机要靠查询中断标志来判断是否要进入中断，如果你不清除中断标志，本次中断退出，单片机又会检测到中断标志，因此重复进入中断

在STM32微控制器中，中断是一种重要的机制，用于响应外部事件或内部条件的变化。当一个中断事件发生时，相应的中断标志位会被置位(1)，以表示中断事件已经发生。但是，在处理完中断之后，必须清除中断标志位(0)，以确保下一次中断事件的正确触发。

清除中断标志位的主要目的有以下几个方面：

1. 防止重复触发：如果不清除中断标志位，当中断处理程序退出后，如果中断标志位仍然保持置位状态，可能会导致重复触发中断。这样会导致中断处理程序不停地执行，影响系统正常运行。

2. 确保正确的中断优先级：在STM32微控制器中，不同的外设和中断源具有不同的优先级。当多个中断源同时触发时，只有优先级最高的中断源会被处理。如果不清除中断标志位，可能会导致错误的中断源被处理，影响系统的功能和性能。

3. 确保正确的中断嵌套：STM32微控制器支持中断的嵌套执行。当一个高优先级的中断正在执行时，如果有一个更高优先级的中断进来，系统会自动挂起当前中断，转而执行更高优先级的中断。在挂起期间，中断标志位可能会保持置位状态。当更高优先级的中断执行完毕后，必须清除该中断的标志位，以便继续执行之前挂起的中断。

因此，为了确保中断系统的正确运行，必须在中断处理程序中清除相应的中断标志位。这可以通过写入相应的寄存器或调用相应的函数来实现。

时间的计算

计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
                           = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1
    定时频率=72M/(PSC+1)/(ARR+1)

首先72M进行7200分频，得到是10K的计数频率

在10K频率下，记10000个数，就是1s的时间

Arr是自动重装 psc预分频

方表明最大值是0-65535。-1表示有偏差

频率的单位是Hz； 周期的单位是s；

Hz

s秒,ms毫秒,us微秒,ns纳秒；  都是千进的

72M进行7200分频，得到10KHz的计数频率。

T=1/F 所以T=1/10 000hz = 0.0001s = 0.1ms

然后以0.1ms的周期计10 000个数,所以就是1s
 

    72MHZ=72000KHZ
    72000KHZ/7200=10KHZ=10000HZ
    T=1/F   T=1/10000hz=0.0001s=0.1ms
    然后以0.1ms的周期计10 000个数,所以就是1s

三:外部时钟功能

A:定时器外部时钟

1:连接图

2:函数介绍 

uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);

void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, 
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

TIM_GetCounter :   它用于获取定时器计数器的当前值

TIM_ETRClockMode2Config : 选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟

3:外部时钟代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
extern int16_t Num;
void Timer_init(void){
//第一步是开启时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
GPIO_InitTypeDef A;
A.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;  //上拉
A.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
A.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&A);
//第二步，选择时基单元的时钟 (stm23上电默认使用的是内部时钟,这一行代码可以省略)
	//TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted 高电平或者上升沿有效
TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x0f);//选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟

	
//第三步，配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数
/*计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
					       = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1
	定时频率=72M/(PSC+1)/(ARR+1)
	72MHZ=72000KHZ
	72000KHZ/7200=10KHZ=10000HZ
	T=1/F   T=1/10000hz=0.0001s=0.1ms
	然后以0.1ms的周期计10 000个数,所以就是1s
	
	*/
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10-1;			//自动重装载寄存器ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=1-1;  //预分频器PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;//高级定时器特有的(重复寄存器)
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
//第四使能更新中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
	
	
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//手动清除更新中断标志位
	
//第五步NICV的配置
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	
	
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//第六步启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(){
	//检查中断标志位
	if (	TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		//清除标志位
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}

}



uint16_t  Timer_GetCounter(void){
	//TIM_GetCounter。它用于获取定时器计数器的当前值。
	return TIM_GetCounter(TIM2);  
}



uint16_t Num;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Timer_init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "Num:");
	OLED_ShowString(2, 1, "CNT:");
	
	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 5, Num, 5);
		OLED_ShowNum(2, 5, Timer_GetCounter(), 5);
	}
}

本实验实验了外部时钟(对外式红外传感计数器),当对外式红外传感计数器达到了某个数值是触发定时器