STM32通用定时器使用

2017-11-07 来源：eefocus

STM32中一共有11个定时器，其中2个高级控制定时器，4个普通定时器和2个基本定时器，以及2个看门狗定时器和1个系统嘀嗒定时器。(TIM1和TIM8是能够产生3对PWM互补输出的高级登时其，常用于三相电机的驱动，时钟由APB2的输出产生；TIM2-TIM5是普通定时器；TIM6和TIM7是基本定时器，其时钟由APB1输出产生)

本实验要实现的功能是：用普通定时器TIM2每一秒发生一次更新事件，进入中断服务程序翻转LED1的状态。

预备知识：

①　STM32通用定时器TIM2是16位自动重装载计数器。

②　向上计数模式：从0开始计数，计到自动装载寄存器（TIMx_ARR）中的数值时，清0，依次循环。

需要弄清楚的两个问题：

1. 计数器的计数频率是什么？

这个问题涉及到RCC时钟部分，如下图所示：

STM32通用定时器使用

定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器。

下面以定时器2~7的时钟说明这个倍频器的作用：当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。

假定AHB=36MHz，因为APB1允许的最大频率为36MHz，所以APB1的预分频系数可以取任意数值；当预分频系数=1时，APB1=36MHz，TIM2~7的时钟频率=36MHz(倍频器不起作用)；当预分频系数=2时，APB1=18MHz，在倍频器的作用下，TIM2~7的时钟频率=36MHz。

有人会问，既然需要TIM2~7的时钟频率=36MHz，为什么不直接取APB1的预分频系数=1？答案是：APB1不但要为TIM2~7提供时钟，而且还要为其它外设提供时钟；设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时，TIM2~7仍能得到较高的时钟频率。

再举个例子：当AHB=72MHz时，APB1的预分频系数必须大于2，因为APB1的最大频率只能为36MHz。如果APB1的预分频系数=2，则因为这个倍频器，TIM2~7仍然能够得到72MHz的时钟频率。能够使用更高的时钟频率，无疑提高了定时器的分辨率，这也正是设计这个倍频器的初衷。

注意：APB1和APB2上挂的外设如图所示：

STM32通用定时器使用

定时器的计数频率有个公式：

TIMx_CLK = CK_INT / (TIM_Prescaler + 1)

其中：TIMx_CLK 定时器的计数频率

CK_INT 内部时钟源频率（APB1的倍频器送出时钟）

TIM_Prescaler 用户设定的预分频系数，取值范围0~65535。

例如：RCC中AHB=72MHZ、APB1=36MHZ、APB2=72MHZ，则CK_INT=72MKZ。

2. 如何计算定时时间？

上述公式中TIM_Prescaler涉及到寄存器TIMx_PSC

STM32通用定时器使用

如果TIM_Prescaler设为36000，由上面公式可知：

定时器的计数频率 TIMx_CLK = 72MKZ / 36000 = 2000HZ，则定时器的计数周期=1/2000HZ=0.5ms.

如果要定时1秒，则需要计数2000次，这也是自动重装载的值。又涉及到TIMx_ARR

STM32通用定时器使用

只要上述两个问题搞清楚了，剩下的就是设置相应寄存器的对应位了。

LED硬件连接如下图所示：高电平点亮LED。

STM32通用定时器使用

第一步：配置系统时钟。见STM32F103x RCC寄存器配置

除此之外，还需将GPIO和TIM2外设时钟打开。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

注意：TIM2是挂在APB1上的，打开时钟时别写错了，调用RCC_APB1PeriphClockCmd函数，而不是RCC_APB2PeriphClockCmd。

第二步：配置中断向量表。见stm32_exti（含NVIC）配置及库函数讲解

void NVIC_Configuration(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

#ifdef VECT_TAB_RAM

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);

#else

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);

#endif

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

该函数完成两个功能

1. 决定将程序下载到RAM中还是FLASH中

2. 配置中断分组。（NVIC中断分组只能设置一次）

3. 选择中断通道号，抢占式优先级和响应优先级，使能中断

第三步：配置GPIO的模式。输入模式还是输出模式。点亮LED已讲过，见STM32_GPIO配置及库函数讲解——LED跑马灯

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}

第四步：定时器配置，本章重点！

void TIM2_Configuration(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

//重新将Timer设置为缺省值

TIM_DeInit(TIM2);

//采用内部时钟给TIM2提供时钟源

TIM_InternalClockConfig(TIM2);

//预分频系数为36000-1，这样计数器时钟为72MHz/36000 = 2kHz

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000 - 1;

//设置时钟分割

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

//设置计数器模式为向上计数模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

//设置计数溢出大小，每计2000个数就产生一个更新事件

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 2000;

//将配置应用到TIM2中

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
//清除溢出中断标志

TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

//禁止ARR预装载缓冲器

TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE); //预装载寄存器的内容被立即传送到影子寄存器

//开启TIM2的中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

}

该函数完成两个功能

1. 设定预分频系数TIM_Prescaler = 36000 - 1

2. 设定自动重装载值TIM_Period = 2000

注意：上述只是配置好了TIM2，但还没有开启TIM2。

下面给出timer2.c的完整代码

#include 'stm32f10x_lib.h'

void RCC_Configuration(void);

void NVIC_Configuration(void);

void GPIO_Configuration(void);

void TIM2_Configuration(void);

void Delay(vu32 nCount);

int main(void)

{

#ifdef DEBUG

debug();

#endif

RCC_Configuration();

NVIC_Configuration();

GPIO_Configuration();

TIM2_Configuration();

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //开启定时器2

while (1)

{

}

void RCC_Configuration(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp()

if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

RCC_PLLCmd(ENABLE);

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) {}

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) {}

}

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

}

void NVIC_Configuration(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

#ifdef VECT_TAB_RAM

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);

#else

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);

#endif

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}

void TIM2_Configuration(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

//重新将Timer设置为缺省值

TIM_DeInit(TIM2);

//采用内部时钟给TIM2提供时钟源

TIM_InternalClockConfig(TIM2);

//预分频系数为36000-1，这样计数器时钟为72MHz/36000 = 2kHz

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000 - 1;

//设置时钟分割

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

//设置计数器模式为向上计数模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

//设置计数溢出大小，每计2000个数就产生一个更新事件

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 2000;

//将配置应用到TIM2中

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

//清除溢出中断标志

TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

//禁止ARR预装载缓冲器

TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE); //预装载寄存器的内容被立即传送到影子寄存器

//开启TIM2的中断

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

}

void Delay(vu32 nCount)

{

for(; nCount != 0; nCount--);

}

#ifdef DEBUG

void assert_failed(u8* file, u32 line)

{

while (1)

{

}

#endif

stm32f10x_it.c有关TIM2_IRQHandler代码如下

void TIM2_IRQHandler(void)

{

if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);

GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_6, (BitAction)((1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_6))));

}

STM32通用定时器库函数设置

STM32的通用定时器为:TIM2、TIM3、TIM4和TIM5

在使用通用定时器时利用库函数直接设置定时器如下:

1.使能定时器TIM_X的时钟:(X=2、3、4、5)

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIMX,ENABLE);

2.计算要定时的时间,根据定时时间来设定分频数和最大计数值(以向上计数为例子),其中计算关系如下:

系统时钟（一般为72MHZ） =定时器分频数 * 计数值

假如分频数为7200,则定时器时钟为:72MHZ/7200=10KHZ,定时器每次计数时间间隔为1/10000秒,假如定时1秒,则要计数10000次,因此计数器的最大计数值为9999,因为计数器从零开始计数。

3.将计算好的分频数和计数值分别赋值以上面定时为例，如下：

/自动重装的计数值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (10000 - 1);

// 这个就是预分频系数

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7200 ;

//数字滤波器，定时的时候不涉及此功能，为零即

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

//计数模式选择，此处设置为向上模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounteMode_Up;

//定时基本设置（(X=2、3、4、5)）

TIM_TimeBaseInit(TIMX, &TIM_TimeBaseStructure);

//清除定时器X的中断溢出标识

TIM_ClearITPendingBit(TIMX,TIM_IT_Update);

//开定时器X溢出中断

TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update, ENABLE);

//计数器使能，开始工作

TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);

到此通用定时器的定时功能配置完成，以上配置代码可写入

void TIMX_Init(void)函数中，函数名自己可变。别忘了在函数中的第一句写入：TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

4.中断配置，这个按照下面的函数复制即可

void NVIC_Configuration(void)//定时器中断配置

{

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x0000);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= TIM5_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

5. 在stm32f10x_it.c添加定时器TIMX的中断函数：

voidTIM5_IRQHandler(void)

{

//如果定时器产生了中断（X=2、3、4、5）

if (TIM_GetITStatus(TIMX,TIM_IT_Update) != RESET)

{

//这是你要完成的事情和相关判断，自己去写

}

//完成事情和判断后，清除中断

TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_Update);

}

到此，定时器定时中断功能实现了

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。

STM32 的通用定时器是一个通过可编程预分频器（PSC）驱动的 16 位自动装载计数器（CNT）构成。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。

STM32 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括：

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

定时器相关的库函数主要集中在固件库文件 stm32f10x_tim.h 和 stm32f10x_tim.c 文件中。

1）TIM3 时钟使能。

TIM3 是挂载在 APB1 之下，所以我们通过 APB1 总线下的使能使能函数来使能 TIM3。调用的函数是：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

2）初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式等。

在库函数中，定时器的初始化参数是通过初始化函数 TIM_TimeBaseInit 实现的：

voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

第一个参数是确定是哪个定时器，这个比较容易理解。第二个参数是定时器初始化参数结构体指针，结构体类型为 TIM_TimeBaseInitTypeDef。针对 TIM3 初始化范例代码格式：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000; //设置自动重载计数周期值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; //设置分频系数

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分频因子

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //设置计数方式

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

3）设置 TIM3_DIER 允许更新中断。

在库函数里面定时器中断使能是通过 TIM_ITConfig 函数来实现的：

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

第一个参数是选择定时器号，这个容易理解，取值为 TIM1~TIM17。

第二个参数非常关键，是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断 TIM_IT_Update，触发中断 TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。

第三个参数就很简单了，就是失能还是使能。

例如我们要使能 TIM3 的更新中断，格式为：

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE );

4）TIM3 中断优先级设置。

在定时器中断使能之后，因为要产生中断，必不可少的要设置 NVIC 相关寄存器，设置中断优先级。

5）允许 TIM3 工作，也就是使能 TIM3。

在配置完后要开启定时器，通过 TIM3_CR1 的 CEN 位来设置。在固件库里面使能定时器的函数是通过 TIM_Cmd 函数来实现的：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

这个函数非常简单，比如我们要使能定时器 3，方法为：

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIMx 外设

6）编写中断服务函数。

在最后，还是要编写定时器中断服务函数，通过该函数来处理定时器产生的相关中断。在中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。然后执行相关的操作，我们这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器 SR 的最低位。在处理完中断之后应该向 TIM3_SR 的最低位写 0，来清除该中断标志。

在固件库函数里面，用来读取中断状态寄存器的值判断中断类型的函数是：

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)

该函数的作用是，判断定时器 TIMx 的中断类型 TIM_IT 是否发生中断。比如，我们要判断定时器 3 是否发生更新（溢出）中断，方法为：

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){}

固件库中清除中断标志位的函数是：

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

该函数的作用是，清除定时器 TIMx 的中断 TIM_IT 标志位。使用起来非常简单，比如我们在TIM3 的溢出中断发生后，我们要清除中断标志位，方法是：

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );

参考代码如下：