【STM32】HAL库开发之通用定时器中断

目录

一、STM32的定时器资源

1、STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能

2、定时器计数模式

3、计数器时钟选择

二、使用STM32CubeMX创建工程

1、设置RCC

2、时钟树配置

3、配置TIM3

4、设置工程文件等等

三、程序设计

四、HAL库中定时器相关的函数与其用法

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一、STM32的定时器资源

STM32 的定时器功能十分强大，有 TIME1 和 TIME8 等高级定时器，也有 TIME2~TIME5 等通用定时器，还有 TIME6 和
TIME7 等基本定时器。

本文将介绍STM32的通用定时器TIME2~TIME5。

1、STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能

1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。

2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535 之间的任意数值。

3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：

A．输入捕获

B．输出比较

C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)

D．单脉冲模式输出

4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。

5）如下事件发生时产生中断/DMA：

A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)

B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)

C．输入捕获

D．输出比较

E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路

F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

2、定时器计数模式

STM32的通用定时器有三种计数模式。

向上计数：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR计数器的内容)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。

向下计数：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR计数器的值)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出事件。

中央对齐模式( 向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器)−1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器下溢事件；然后再从0开始重新计数。

用一个表格来说明三种计数模式溢出值与重装值的关系

计数模式	计数器溢出值	计数器重装值
向上计数	CNT = ARR	CNT = 0
向下计数	CNT = 0	CNT = ARR
中心对齐计数	CNT = ARR - 1	CNT = ARR
	CNT = 1	CNT = 0

在《STM32参考手册》中有图形来形象的描述这三种计数方式。

3、计数器时钟选择

计数器时钟可由下列时钟源提供：

● 内部时钟(CK_INT)

● 外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)

● 外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)

● 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。

二、使用STM32CubeMX创建工程

接下来以STM32L475VET6开发板为例，使用STM32CubeMX软件创建一个定时器3的工程，控制LED闪烁。

1、设置RCC

因为这里我们只使用到 HSE，所以我们设置选项 High Speed Clock（HSE）的值为Crystal/Ceramic Resonator（使用晶振/陶瓷振荡器）即可。

2、时钟树配置

根据参考手册上面的时钟树，我们可以知道通用定时器是挂载在APB1总线上面的。

在本次实验中，我想让系统全速运行，而且我的外部晶振为8MHz，设置HCLK为最大频率为80MHz，APB1总线频率也为80MHz。

3、配置TIM3

在TIM3的配置界面，由于在本次实验中仅仅使用到定时器功能，所以只需要设置计数器时钟源为内部时钟即可。

接下来进入详细配置。

定时器的溢出时间为：

在这里，我需要定时器定时1ms，所以可以设置PSC=79，ARR=999，设置为向上计数模式

这里我们只需要设置以上选项即可。

当然不要忘记开启中断，否则定时器是不会进入中断的。

4、设置工程文件等等

至此，CubeMX的配置完成，点击生成代码。

三、程序设计

在CubeMX生成的代码中，外设初始化已经给写好了

TIM_HandleTypeDef htim3;

/* TIM3 init function */
void MX_TIM3_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 79;
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim3.Init.Period = 999;
  htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{

  if(tim_baseHandle->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 0 */
    /* TIM3 clock enable */
    __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();

    /* TIM3 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 1 */
  }
}

以及初始化函数的调用

和中断函数都已经写好了

关于STM32的HAL库的中断系统，稍后会详细讲解。

我们只需要编写定时器的中断回调函数，该函数在stm32l4xx_hal_tim.c文件中也有定义。

/**
  * @brief  Output Compare callback in non-blocking mode
  * @param  htim TIM OC handle
  * @retval None
  */
__weak void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(htim);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback could be implemented in the user file
   */
}

注意，在stm32l4xx_hal_tim.c文件中定义的这个回调函数，前面有一个__weak修饰符，关于这个关键字的用法如下

weak 顾名思义是“弱”的意思，所以如果函数名称前面加上__weak 修饰符，我们一般称这个函数为“弱函数”。加上了__weak 修饰符的函数，用户可以在用户文件中重新定义一个同名函数，最终编译器编译的时候，会选择用户定义的函数，如果用户没有重新定义这个函数，那么编译器就会执行__weak 声明的函数，并且编译器不会报错。

__weak 在回调函数的时候经常用到。这样的好处是，系统默认定义了一个空的回调函数，保证编译器不会报错。同时，如果用户自己要定义用户回调函数，那么只需要重新定义即可，不需要考虑函数重复定义的问题，使用非常方便，在 HAL 库中__weak 关键字被广泛使用。

所以我们重新定义一个中断回调函数，然后在回调函数中判断是哪个定时器发生了溢出中断，执行相应的操作即可。

注意：自己添加的代码请在用户代码段之间，防止使用CubeMX软件更新配置的时候将用户自定义代码擦除覆盖。

/* USER CODE BEGIN 1 */
// 请在这里添加代码，防止被擦除覆盖
/* USER CODE END 1 */

自定义定时器中断回调函数，这里我放在了tim.c文件中的用户代码段里面

// 定时器更新中断回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint16_t TIM3_Cnt1 = 0;
	
	// 判断是定时器3发生的中断
	if(htim->Instance == TIM3)
	{
		// 定时器3每中断一次，计数器自加1
		TIM3_Cnt1 ++;
		// 计数1000次，定时1s
		if(TIM3_Cnt1 >= 1000)
		{
			// 清除计数器
			TIM3_Cnt1 = 0;
                        // 翻转LED_R的电平状态
			HAL_GPIO_TogglePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin);
		}
	}
}

然后在main.c中，在定时器初始化命令之后加入以下代码

// 清除定时器初始化过程中的更新中断标志，避免定时器一启动就中断
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3, TIM_IT_UPDATE);		
// 使能定时器3更新中断并启动定时器
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

最终结果如下所示

然后编译，并烧录到单片机中，观察发现红灯每个1s亮灭一次，实验成功。

四、HAL库中定时器相关的函数与其用法

 

未完待续......