2023年03月03日 | 【话说定时器系列】之八：STM32定时器计数定时基本功能实验

STM32定时器是 ST MCU 内部最基础且常用的外设，实际应用尤为普遍。去年，电堂推出了《STM32 TIMER基础及常规应用介绍》，为大家梳理了 STM32 TIMER 的庞大内容，涵盖 TIMER 的基本应用原理、常规应用等。现在将课程内容整理为文章，针对STM32定时器有基本了解的用户，分享具体的应用实现环节及常见问题解决。

实验内容：

使用STM32定时器的基本计数定时功能，周期性地让一个LED灯闪烁,具体就是1s亮1s暗。

涉及到的开发板：

STM32F411 Nucleo 板 【实验对开发板并无特别要求】，集成开发环境不限。

实验目的：

1、熟悉定时器时基单元的基本寄存器及相关数据的拟定。

2、比较通用定时器与高级定时器在时基单元组成上的差异。

3、熟悉定时器的不同时钟源及使用。

4、为后面的其它实验做铺垫。

本次实验分三组来完成，实验结果都一样，只是实现方式上有些差异。

第一组：使用通用定时器3来完成，选用定时器的内部时钟做计数器时钟源，在定时器的更新中断里做某GPIO的翻转实现LED的闪烁。

第二组：使用高级定时器1来完成，选用定时器的内部时钟做计数器时钟源，在定时器的更新中断里做某GPIO的翻转实现LED的闪烁。

第三组：使用通用定时器3来完成，选用定时器的一外部时钟做计数器时钟源，在定时器的更新中断里做某GPIO的翻转实现LED的闪烁。

实验一

TIM3/ 每1s切换PA5输出电平驱动LED灯

1、选择定时器内部时钟作为时钟源，STM32F411芯片定时器内部时钟为100Mhz；

2、设置分频比，选择计数模式、设置计数脉冲个数；

先对时钟源10000分频、即PSC=10000-1;

选择向上计数模式up counting;

计数器基于分频后的脉冲每计数10000个，发生溢出并产生更新事件及中断。

则：ARR=10000-1

按照上面的参数来设计的话，定时器的定时计数周期或者说溢出周期就是1s.

通过STM32CUBEMX依据上述参数完成配置，并开启TIM3的中断使能，然后生成工程。再在工程的用户代码里添加应用代码。

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

该函数使能了TIM3的更新中断位，并软件启动定时器的工作。

在中断服务程序里添加切换LED亮暗的代码：

整个过程比较简单，配置完成，只需添加简单的用户代码，然后编译、下载就可以看结果。第一个实验就算完成了，接着来看第2个实验。

实验二

TIM1/每1s切换PA5输出电平驱动LED灯

这次是使用高级定时器，时钟源不变。但我们这次想用一下高级定时器才有RCR寄存器。实验的内容一样的。

我们知道，RCR寄存器是用来对计数器的溢出次数进行统计的，计数器每发生RCR+1次溢出时,定时器会产生更新事件触发更新中断。

上面的实验中是定时器基于计数时钟每1秒钟发生一次溢出并产生更新事件，那么，这里我们可以让定时器溢出多次，比方4次、5次都可以，然后定时器才产生更新事件并触发中断，同样我们在更新中断里做GPIO的翻转实现LED的闪烁。至于溢出几次产生更新事件，我们通过RCR寄存器来配置，比如希望每溢出5次产生更新事件，那么RCR就设置为5-1，也就是4.

具体结合到这里的实验，我们希望每1s发生5次溢出后才产生更新事件及中断。这也就意味着定时器每200ms发生一次溢出，那相应的时基寄存器的参数我们可以做些调整.显然，相比上一个实验，定时器单次计数周期变得短多了，我们可以将PSC/ARR/RCC做适当调整。比如我们这样配置：

1、选择定时器内部时钟作为计数器时钟源，100Mhz；

2、设置分频比，选择计数模式、设置计数脉冲个数、RCR的值

先对时钟源2000分频、即PSC=2000-1;

选择向上计数模式up counting;

计数器基于分频后的脉冲每计数10000个发生溢出。则：ARR=10000-1

每发生5次溢出产生更新事件，则: RCR=5-1

按照上面的参数来设计的话，定时器的定时计数溢出周期就是0.2s，但每5次溢出才产生一次更新事件，即1s中才产生更新事件及中，并在中断里完成PA5的电平翻转。

通过CUBEMX依据上述参数完成配置，并开启TIM1的更新中断使能，然后生成工程。

再在用户代码里添加应用代码：

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

该函数使能TIM1的更新中断允许位，并软件启动定时器TIM1计数器的工作。

跟实验1一样，还是在中断服务程序里添加切换LED亮暗的代码。编译下载后即可看结果了。最终，可以看出，虽然定时器的时基参数不一样，最后结果跟实验1是完全一样的。

实验三

TIM1/ 每1s切换PA5电平驱动LED灯

还是使用高级定时器TIM1，不过时钟源这次选择来自于定时器外部的触发输入脚，即ETR脚。这里我们用定时器3的PWM输出模式输出10MHz的脉冲信号并通过连线连接到TIM1的外部触发输入端ETR脚，并作为TIM1的计数器时钟源。

前面在介绍时钟源时，提到过来自ETR脚的时钟信号有两路走法。

一路走法是：

来自引脚ETR过来的信号经过极性选择、分频、滤波后的信号并连接到从模式控制器，为计数器提供时钟源。此时定时器工作在从模式。

另外一路走法是：

来自ETR脚的时钟信号经过极性选择、分频、滤波后不连接到从模式控制器，而像内部时钟源一样为计数器提供时钟；这时基于该时钟定时器工作在主模式。

顺便提醒下，这里提到的分频跟后面连接到时基单元后的分频不是一回事。这里的分频是指对来自ETR脚的时钟信号在连接到计数器之前做分频，当然这个分频也不是必须的，要视具体信号频率来定。

我们这里使用第2种用法，即来自ETR脚的时钟信号经过极性选择、分频、滤波后不连到从模式控制器，而是直接提供给计数器时钟控制单元，并在连接到计数器之前也不对其做分频。

TIM1的时基参数的配置

1、来自ETR脚的外部时钟作为计数器时钟源，10Mhz。

2、设置计数器的分频比，选择计数模式、设置计数脉冲个数、RCR的值【这个RCR不是必须

用的】

先对时钟源100分频、即PSC=100-1;

选择向上计数模式up counting;

计数器基于分频后的脉冲每计数10000个就发生溢出，则：ARR=10000-1

计数器每发生10次溢出动作产生更新事件，则: RCR=10-1

这样的话，每两次更新事件所对应的时间间隔也正好是1s.

通过STM32CUBEMX依据上述参数完成配置，注意在NVIC设置栏开启TIM1的更新中断使能，然后生成工程。再在用户代码里添加应用代码。

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

在该代码里使能TIM1的更新中断允许位，并软件启动计数器的工作。

同样，在更新中断服务程序里添加切换LED亮暗的代码。编译下载后即可看结果了。照样可以看到跟上面两个实验完全相同的结果。

三个实验的比较小结:

到此定时器基本定时功能实验就完毕了。主要目的希望通过实验了解时基单元里几个寄存器的配置和使用。实验中涉及到定时器时钟源、更新事件等概念，希望通过实验加深印象和理解，也希望就实验中涉及的概念做些整理、回顾。比方定时器时钟源，前面在做了原理性介绍时，提到过定时器时钟源一般来讲有多种，这里只用到两类，其它的一般用在什么场合呢。当然，这些基础的东西，在后面实验中肯定会再次提到或用到。

另外，就今天的实验以及涉及到的内容做几点提醒：

1、在对时钟源做分频时，注意实际分频比等于分频寄存器PSC+1；

2、计数器使用单向计数【向上或向下计数】时，实际计数脉冲个数等于ARR+1;

3、使用高级定时器的RCR寄存器时，注意，是每发生RCR+1次溢出才产生更新事件并可以触

发更新中断；

4、使用定时器内部时钟源时，其时钟频率并不一定等于与其相连的总线时钟，它完全可能高

于与其相连的总线时钟；因为外设总线时钟与定时器内部时钟之间往往有个倍频器。

最后留下几个思考题，有兴趣的话可以去自行回顾与思考：

1、上面的实验用到哪几种定时器时钟源？还有哪些没用到？

2、定时器的溢出发生在什么时刻？重装又发生在什么时刻？重装些什么？

3、定时器的溢出事件与更新事件是什么关系？差别是什么？

4、通用定时器与高级定时器因溢出而发生更新事件有什么差异？