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2019年08月01日 | STM32实战四定时器和按键

2019-08-01 来源：eefocus

这一章编写定时器，包括定时器基类 Timer 和派生的通用定时器 GeneralTimer。基类对定时器参数进行封装，通用定时器封装一些定时应用，对应PLC的一些功能，包括：

1ms定时中断

100个32位数字时间继电器，最小1ms，最大0xffffffff，大约50天。

一个高精度回调函数，微秒级误差，最小定时间隔1ms。

按键抖动和干扰过滤，并产生按键上升沿和下降沿。

代码中有详细的说明，这里只解释几个知识点，其它文档介绍按键防抖和延时的时候一般都是死循环，官方文档也是这么用，如果有很多按键和延时就会一个一个等，效率很低。我这里用了另外一种高效的方法，就是模仿时间继电器，100个计数器同时工作，直到计数为0时执行对应操作，这样主循环没有等待，循环周期只有几十微秒，能进行高精度实时控制，具体方法下一章中介绍，这里先做好基础。

按键滤波后动作会有一定的延时，大约4ms加主循环周期，屏蔽了高频信号，对高速信号不适用。

GeneralTimer中的100个定时器u32 m_t[100]占用很多栈空间，导至程序不运行，要增加栈空间，方法是增大 startup_stm32f10x_hd.s 文件中的 Stack_Size 项，我这里加到了 0x0800，也就是2k字节，原来是0x0200，512字节。其它不多说了，看代码：

Timer.h

#ifndef __TIMER__

#define __TIMER__

extern "C" { // 兼容C，按C语言编译，Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容，不用再加这一段

#pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class "" defines no constructor to initialize the following:

#include "stm32f10x.h"

#include "stm32f10x_tim.h"

#pragma diag_default 368 // 恢复368号警告

}

// TIMx 1ms定时

class Timer

{

// Construction

public:

Timer(TIM_TypeDef * TIMx); // tim：TIM1-8

// Properties

public:

TIM_TypeDef * m_pTIMx; // 定时器指针

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

private:

// Methods

public:

inline void timInit(void); // 初始化定时

inline void nvicInit(void); // 初始化优先级

void enableInterrupt(void); // 使能中断

virtual void onTimer(void); // 中断，返回1溢出，0不溢出

// Overwrite

public:

};

// 中断处理

extern "C" { // 兼容C

void TIM2_IRQHandler(void);

void TIM3_IRQHandler(void);

void TIM4_IRQHandler(void);

void TIM5_IRQHandler(void);

void TIM6_IRQHandler(void);

void TIM7_IRQHandler(void);

void TIM8_UP_IRQHandler(void);

void TIM1_UP_IRQHandler(void);

}

#endif

Timer.cpp

/**

******************************************************************************

* @file Timer.cpp

* @author Mr. Hu

* @version V1.0.0 STM32F103VET6

* @date 05/19/2019

* @brief 定时器基类

******************************************************************************

* @remarks

* 定时器基类，默认不开启中断，可用类方法enableInterrupt使能中断

* 默认定时周期1ms

* 参考资料：

* STM32 Keil C++编写单片机程序

* https://www.cnblogs.com/yeshuimaowei/p/6949642.html

* 利用基本定时器进行精确延时

* https://blog.csdn.net/sahpah/article/details/38545637

* TIM1和8是高级定时器，配置方法不同

* https://www.cnblogs.com/pertor/p/9488813.html

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

extern "C" { // 兼容C，按C语言编译，Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容，不用再加这一段

#pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class "" defines no constructor to initialize the following:

#include "stm32f10x_tim.h"

#include "misc.h"

#pragma diag_default 368 // 恢复368号警告

}

#include "Timer.h"

// 全局指针，每个定时器对应一个指针，不能合并

Timer * pTim2 = 0;

Timer * pTim3 = 0;

Timer * pTim4 = 0;

Timer * pTim5 = 0;

Timer * pTim6 = 0;

Timer * pTim7 = 0;

Timer * pTim8 = 0;

Timer * pTim1 = 0;

/**

* @date 05/19/2019

* @brief 初始化定时器基类.

* @param m_pTIMx：TIM1-8

* @retval None

Timer::Timer(TIM_TypeDef * pTIMx)

{

assert_param(IS_TIM_ALL_PERIPH(TIMx));

// 保存变量

m_pTIMx = pTIMx;

if(pTIMx == TIM2) pTim2 = this;

else if(pTIMx == TIM3) pTim3 = this;

else if(pTIMx == TIM4) pTim4 = this;

else if(pTIMx == TIM5) pTim5 = this;

else if(pTIMx == TIM6) pTim6 = this;

else if(pTIMx == TIM7) pTim7 = this;

else if(pTIMx == TIM8) pTim8 = this;

else if(pTIMx == TIM1) pTim1 = this;

//else // ?? 异常

nvicInit();

timInit();

}

/**

* @date 05/19/2019

* @brief 初始化定时器，周期1ms.

* @param None

* @retval None

void Timer::timInit(void)

{

if(m_pTIMx == TIM2) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // TIM2-7 时钟使能

else if(m_pTIMx == TIM3) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

else if(m_pTIMx == TIM4) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

else if(m_pTIMx == TIM5) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);

else if(m_pTIMx == TIM6) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);

else if(m_pTIMx == TIM7) RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);

else if(m_pTIMx == TIM8) RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8, ENABLE); // TIM1和8 时钟使能

else if(m_pTIMx == TIM1) RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

TIM_DeInit(m_pTIMx); // 使用缺省值初始化TIM外设寄存器

//TIM_TimeBaseStructInit( &TIM_TimeBaseStructure ); // 5项都独立初始化了，不用这个

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 自动重装载寄存器值，软件仿真用1000-1，软件仿真很慢，可用100-1

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 时钟预分频数为72-1，定时周期计算方法 72M/72/1000 = 1ms

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //采样分频倍数1,未明该语句作用。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //上升模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //高级定时器1和8是用定时器功能配置这个才可以是正常的计数频率一开始的72Mhz 值得注意的地方

TIM_TimeBaseInit(m_pTIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

TIM_ClearFlag(m_pTIMx, TIM_FLAG_Update); //清除更新标志位

//TIM_ITConfig(m_pTIMx, TIM_IT_Update, ENABLE); //使能中断, //在这里使能中断不好，会产生很多没用的中断，所有初始化完成后

TIM_Cmd(m_pTIMx, ENABLE); //使能TIM定时器

}

/**

* @date 05/19/2019

* @brief 初始化优先级 // ?? 需要完善

* @param None

* @retval None

void Timer::nvicInit(void)

{

NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PriorityGroup_0);

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = //TIMx 中断 // ?? 越界

m_pTIMx != TIM2 ? m_pTIMx != TIM3 ? m_pTIMx != TIM4 ? m_pTIMx != TIM5 ? m_pTIMx != TIM6 ? m_pTIMx != TIM7 ? m_pTIMx != TIM8 ? m_pTIMx != TIM1

? 0 : TIM1_UP_IRQn : TIM8_UP_IRQn : TIM7_IRQn : TIM6_IRQn : TIM5_IRQn : TIM4_IRQn : TIM3_IRQn : TIM2_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占优先级 1 级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级 3 级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化 NVIC 寄存器

}

/**

* @date 05/19/2019

* @brief 中断

* @param None

* @retval None

void Timer::onTimer(void)

{

// ?? 下面的判断在大部分示例中都有，实测无用，先注释

//if(TIM_GetITStatus(m_tim,TIM_IT_Update) == RESET) //溢出中断

// return;

TIM_ClearITPendingBit(m_pTIMx, TIM_IT_Update);//清除溢出标志

}

/**

* @date 05/19/2019

* @brief 使能中断，放到初始化和配制以后，否则会产生好多没用的中断

* @param None

* @retval None

void Timer::enableInterrupt(void)

{

TIM_ClearITPendingBit(m_pTIMx, TIM_IT_Update);//清除溢出标志，否则会产生一个中断

TIM_ITConfig(m_pTIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);//使能中断, 不能先使能中断，会产生很多没用的中断

}

// 各定时器中断入口，调用各自的onTimer();

void TIM2_IRQHandler(void)

{

pTim2->onTimer();

}

void TIM3_IRQHandler(void)

{

pTim3->onTimer();

}

void TIM4_IRQHandler(void)

{

pTim4->onTimer();

}

void TIM5_IRQHandler(void)

{

pTim5->onTimer();

}

void TIM6_IRQHandler(void)

{

pTim6->onTimer();

}

void TIM7_IRQHandler(void)

{

pTim7->onTimer();

}

// TIM1和8是高级定时器

void TIM8_UP_IRQHandler(void)

{

pTim8->onTimer();

}

void TIM1_UP_IRQHandler(void)

{

pTim1->onTimer();

}

GeneralTimer.h

#ifndef __GENERALTIMER__

#define __GENERALTIMER__

#pragma anon_unions // 允许使用匿名结构

#include "Timer.h"

union INx // 记录输入口状态，按位分割

{

u16 state; // 状态字

struct

{

u8 count : 8; // 转换计数，低8位

u8 enable : 1; // 前次电平，第8位，从0开始

u8 level : 1; // 当前电平，第9位

u8 up : 1; // 上升沿，第10位

u8 down : 1; // 下降沿，第11位

u8 reserve: 4; // 预留

};

// 通用定时器

class GeneralTimer : public Timer

{

// Construction

public:

GeneralTimer(TIM_TypeDef * m_pTIMx);

// Properties

public:

u32 m_t[100]; // 100个定时器，要修改栈空间，startup_stm32f10x_hd.s Stack_Size EQU 0x400 ;//0x00000200 // 栈大小http://m.elecfans.com/article/588038.html

INx ina[16], inb[16], inc[16], ind[16], ine[16];

private:

u16 m_nFT1;

u16 m_nFT2;

void (*m_pBack)(void);

// Methods

public:

virtual void onTimer(void); // 中断，返回1溢出，0不溢出

void setCallback(void (*pBack)(void), u16 nCount);

void loop(void); // 主循环中调用，必需在循环的最开始

inline void addCount( GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 nPin, INx & inx );

inline void upDown( INx & inx );

// Overwrite

public:

};

#endif

GeneralTimer.cpp

/**

******************************************************************************

* @file GeneralTimer.cpp

* @author Mr. Hu

* @version V1.0.0 STM32F103VET6

* @date 06/62/2019

* @brief 通用定时器

******************************************************************************

* @remarks

* 通用定时器，启用中断，包括3大功能中断方式

* 1. 100个时间继电器，单位ms，最大0xffffffff，大约50天。

* 2. 输入信号数字滤波，方法是，连续4ms(四次采样)，信号反向不变，输入信号改变，并产

* 生一个主循环（main中的循环）周期的上升或下降沿信号。作用是防止抖动和干扰，高

* 速信号不能用这个滤波。

* 3. 高精度回调函数，回调周期最小1ms，最大65535ms，精度us

* 参考资料：

* STM32 Keil C++编写单片机程序

* https://www.cnblogs.com/yeshuimaowei/p/6949642.html

* 利用基本定时器进行精确延时

* https://blog.csdn.net/sahpah/article/details/38545637

* TIM1和8是高级定时器，配置方法不同

* https://www.cnblogs.com/pertor/p/9488813.html

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

extern "C" { // 兼容C，按C语言编译，Keil5中的包含文件已经加入了C++兼容，不用再加这一段

#pragma diag_remark 368 //消除 warning: #368-D: class "" defines no constructor to initialize the following:

#include "stm32f10x_tim.h"

#pragma diag_default 368 // 恢复368号警告

}

#include "GeneralTimer.h"

#define COUNT 0x4 // 二进制1位

/**

* @date 06/02/2019

* @brief 通用定时器，从Timer继承

* @param m_pTIMx：TIM1-8

* @retval None

GeneralTimer::GeneralTimer(TIM_TypeDef * m_pTIMx)

: Timer(m_pTIMx)

, m_nFT1(0)

, m_nFT2(0)

, m_pBack(0)

{

// 初始化100个时间继电器

for(int i = 0; i < sizeof(m_t)/sizeof(m_t[0]); i++)

m_t[i] = 0;

// 按键滤波，防止抖动和干扰

for( u8 i = 0; i < 16; i++ )

{

ina[i].state = 0x0200; // 0x0200表示ina[i].level = 1，默认上拉

inb[i].state = 0x0200;

inc[i].state = 0x0200;

ind[i].state = 0x0200;

ine[i].state = 0x0200;

}

enableInterrupt(); // 允许中断

}

/**

* @date 06/02/2019

STM32 实战定时器按键

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