STM32F103 Timer方式控制LED闪烁及串口通信

前言

• 软件版本
  STM32CubeMX 6.4 0
  Keil 531

• 硬件
  STM32F103C8T6

之前笔记中介绍的延时功能都是通过循环、delay/Hal_delay函数等实现，详情可参考笔者之前笔记：https://blog.csdn.net/apple_52030329/article/details/127412499

本文将采用定时器Timer方式实现时间的精准控制，并且利用定时器实现串口通信以及LED周期闪烁。

1 定时器基本介绍

1.1 STM32定时器

简单来说就是用来定时的机器，是存在于STM32单片机中的一个外设。
STM32总共有8个定时器，分别是2个高级定时器（TIM1、TIM8），4个通用定时器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）和2个基本定时器（TIM5、TIM6），如下表所示：

定时器名称	功能等级
TIM1	高级控制定时器
TIM8	高级控制定时器
TIM2	通用定时器
TIM3	通用定时器
TIM4	通用定时器
TIM5	通用定时器
TIM6	基本定时器
TIM7	基本定时器

这三种定时器的区别如下：

定时器种类	位数	计数器模式	产生DMA请求	捕获/比较通道	互补输出
高级定时器	16	向上，向下，向上/下	可以	4	有
通用定时器	16	向上，向下，向上/下	可以	4	无
基本定时器	16	向上，向下，向上/下	可以	0	无

即：高级定时器具有捕获/比较通道和互补输出，通用定时器只有捕获/比较通道，基本定时器没有以上两者。

1.2 通用定时器功能和特点

STM32的众多定时器中我们使用最多的是高级定时器和通用定时器，而高级定时器一般也是用作通用定时器的功能，下面我们就以通用定时器为例进行讲解，其功能和特点包括：

• 位于低速的APB1总线上(APB1)

• 16 位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。

• 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。

• 4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
  ① 输入捕获
  ② 输出比较
  ③ PWM生成（边缘或中间对齐模式）
  ④ 单脉冲模式输出

• 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。

• 如下事件发生时产生中断/DMA（6个独立的IRQ/DMA请求生成器）：
  ①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)

  ②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)

  ③输入捕获

  ④输出比较

  ⑤支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路

  ⑥触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

• STM32 的通用定时器可以被用于：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)等。

• 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相共享的任何资源。

1.3 计数器模式

通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。

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

2. 向下计数模式：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。

3. 中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-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溢出事件；然后再从0开始重新计数。

2 STM32CubeMX配置项目

之前已经做过详细解说，本文将不再详细介绍，如有需要请查看笔者之前笔记

2.1 配置RCC和SYS

选择RCC，在菜单栏中选Crystal/Ceramic Resonator

选择SYS，在菜单栏中选Serial Wire

2.2 配置引脚

选择C14作为LED灯的引脚，选择GPIO-Output

2.3 配置定时器

在左侧菜单栏找到Timers，配置定时器2

如图所示，依次点击位置1，配置定时器2的时钟源为内部时钟；位置2，分频系数为71，向上计数模式，计数周期为5000，使能自动重载模式。

分频系数那里虽然写的是71，但系统处理的时候会自动加上1，所以实际进行的是72分频。由于时钟我们一般会配置为72MHZ，所以72分频后得到1MHZ的时钟。1MHZ的时钟，计数5000次，得到时间5000/1000000=0.005秒。也就是每隔0.005秒定时器2会产生一次定时中断。

2.4 配置中断

如下图所示，开启定时器2的中断

如下图所示，生成定时器2中断优先级配置代码。

2.5 配置USART1

选择Connectivity，点开USART1，Mode选择异步通信Asynchronous

2.6 生成项目

3 Keil编译调试

3.1 修改main函数

1. 启动定时器2

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

h 表示HAL库，tim2 表示定时器2

2. 添加定时器回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint32_t time_cnt =0;

	if(htim->Instance == TIM2)
	{
		if(++time_cnt >= 400)
		{
			time_cnt =0;
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_14);
		}
	}
}

此时，编译烧录已经实现了每两秒灯亮一次

3.2 继续实现串口的输出

尝试了灯的亮灭成功后，简单熟悉掌握了Timer方式的使用，按照前文的设置，继续使用CubeMX设置TIM3，使其进行串口输出。

1. 启动定时器
   

	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

2. 设置串口输出
   

uint8_t hello[20]="hello windows！\r\n";

3. 添加定时器回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint32_t time_cnt =0;
	static uint32_t time_cnt3 =0;
	if(htim->Instance == TIM2)
	{
		if(++time_cnt >= 400)
		{
			time_cnt =0;
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_14);
		}
	}
	if(htim->Instance == TIM3)
	{
		if(++time_cnt3 >= 1000)
		{
			time_cnt3 =0;
    HAL_UART_Transmit(&huart1,hello,20,100000);
		}
			
	}
}

4. 编译运行并烧录

4 实现效果

4.1 串口实现效果

4.2 LED灯实现效果

总结

本文介绍了通过STM32F103C8T6采用定时器Timer方式实现时间的精准控制，相当于给CPU上了一个闹钟，CPU平时处理其它任务，当定时时间到了以后，处理定时相关的任务。
定时器中断相比软件延时更加准确，且不占用CPU资源。

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参考
https://blog.csdn.net/qq_44016222/article/details/123507270
http://www.mcublog.cn/stm32/2021_01/stm32cubemx-dingshiqi-led/