STM32单片机通用定时器的编程设计

yingujun 2019-10-09 3875

控制/MCU

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描述

一、STM32通用定时器原理

STM32系列的CPU，有多达8个定时器，其中TIM1和TIM8是能够产生三对PWM互补输出的高级定时器，常用于三相电机的驱动，它们的时钟由APB2的输出产生。其它6个为普通定时器，时钟由APB1的输出产生。

下图是STM32参考手册上时钟分配图中，有关定时器时钟部分的截图：

STM32单片机

从图中可以看出，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，图中的蓝色部分。

下面以通用定时器2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。

可能有同学还是有点不理解，OK，我们举一个例子说明。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。

Stm32外设用户手册，如图：

STM32单片机

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。

二、STM32通用定时器编程

定时器编程，就是中断的编程。因为使用定时器必定要使用到中断。

步骤一：RCC_Configuration（）;//设置系统时钟，包括时钟RCC的配置，倍频到72MHZ。

步骤二：GPIO的配置，使用函数为GPIO_cfg（）;，该函数的实现如下：

voidGPIO_cfg（）

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD，ENABLE）;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;//选择引脚6

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//输出频率最大50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//带上拉电阻输出

GPIO_Init（GPIOC，&GPIO_InitStructure）;

}

实际上定时器的讲解，不需要配置GPIO的引脚，只是我们在定时器实验中，

使用每隔一秒点亮一次LED灯来做实验，所以需要配置对应GPIO的引脚。

步骤三：嵌套中断控制器的配置，我们照样使用函数NVIC_Config（）;只是初始化的过程略有不同。这里我们也把函数实现列出来：

从以上函数实现来看，实际上只是改动了结构体成员NVIC_IRQChannel的值，现在需要的通道是TIM2的通道，因此初始化值为TIM2_IRQChannel。从这里也可以看出，这个函数实际上可以看做一个模型，可以拿去别的程序中改动后直接使用。

voidNVIC_cfg（）

{

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

//选择中断分组1

NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_1）;

//选择TIM2的中断通道

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQChannel;

//抢占式中断优先级设置为0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;

//响应式中断优先级设置为0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;

//使能中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;

}

步骤四：定时器的初始化配置，使用Timer_Config（）;。OK，关键部分出来了。

我们来看下实现过程：

TIMER_cfg（）;//定时器的配置

//开启定时器2

TIM_Cmd（TIM2，ENABLE）;

voidTimer_Config（void）

{

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM2，ENABLE）;

TIM_DeInit（TIM2）;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2000-1;//自动重装载寄存器的值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=（36000-1）;//时钟预分频数

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//采样分频

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式

TIM_TimeBaseInit（TIM2，&TIM_TimeBaseStructure）;

TIM_ClearFlag（TIM2，TIM_FLAG_Update）;//清除溢出中断标志

TIM_ITConfig（TIM2，TIM_IT_Update，ENABLE）;

TIM_Cmd（TIM2，ENABLE）;/开启时钟

}

我们每个语句都来解释一下。首先我们想使用定时器，就必须使能定时器的时钟，这就是函数RCC_APB1PeriphClockCmd（）;，通过它开启RCC_APB1Periph_TIM2。

TIM_DeInit（TIM2）;该函数主要用于复位TIM2定时器，使之进入初始状态。

然后我们对自动重装载寄存器赋值，TIM_Period的大小实际上表示的是需要经过TIM_Period次计数后才会发生一次更新或中断。接下来需要设置时钟预分频数TIM_Prescaler，这里有一个公式，我们举例来说明：例如时钟频率=72MHZ/（时钟预分频+1）。说明当前设置的这个TIM_Prescaler，直接决定定时器的时钟频率。通俗点说，就是一秒钟能计数多少次。比如算出来的时钟频率是2000，也就是

一秒钟会计数2000次，而此时如果TIM_Period设置为4000，即4000次计数后就会中断一次。由于时钟频率是一秒钟计数2000次，因此只要2秒钟，就会中断一次。

再往后的代码，还有一个需要注意的，TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;就是我们一般采用向上计数模式，即每次计数就会加1，直到寄存器溢出发生中断为止。最后别忘了，需要使能定时器！！

发生中断时间=（TIM_Prescaler+1）* （TIM_Period+1）/FLK

用上述公式可算出：发生中断时间（2000-1+1）*（36000-1+1）/72000000=1 秒

步骤五：编写中断服务程序。同样需要注意的，一进入中断服务程序，第一步要做的，就是清除掉中断标志位。由于我们使用的是向上溢出模式，因此使用

的函数应该是：TIM_ClearITPendingBit（TIM2，TIM_FLAG_Update）;。

STM32开发板实现的中断服务程序如下：

每隔一秒，发生中断时，进入此中断函数执行程序，让LED闪一下，此中断程序所在文件stm32f10x_it.c

*FunctionName:TIM2_IRQHandler

*Description:ThisfunctionhandlesTIM2globalinterruptrequest.

*Input:None

* Output ： None
来源；21ic

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