STM32CubeMX教程5 TIM 定時器概述及基本定時器

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1、準備材料

開發(fā)板（STM32F407G-DISC1）

STM32CubeMX軟件（Version 6.10.0）

keil μVision5 IDE（MDK-Arm）

ST-LINK/V2驅動

邏輯分析儀nanoDLA

2、實驗目標

使用STM32CubeMX軟件配置STM32F407開發(fā)板使用基本定時器TIM6實現(xiàn)每500ms控制綠燈狀態(tài)變化一次，基本定時器TIM7實現(xiàn)每1s控制紅燈狀態(tài)變化一次

3、定時器概述

STM32F407擁有2個基礎定時器、10個通用定時器和2個高級定時器，14個定時器全部掛載在APB1和APB2時鐘總線上，APB2時鐘總線時鐘頻率最高可達84MHz，APB1時鐘總線時鐘頻率最高可達42MHz，除TIM2和TIM5為32位外，其余定時器全部為16位，其結構框圖如下圖所示 （注釋1）

?不同的定時器具有不同的特性，有些定時器的計數(shù)器長度為16位，有些則為32位；有些定時器可以遞增、遞減或遞增/遞減計數(shù)，但有些定時器只能遞增計數(shù)；有些定時器可以產(chǎn)生DMA請求，有些則不可以；另外定時器捕獲/比較通道數(shù)量也不一樣；具體特性區(qū)別請看下表 （注釋2）

?4、實驗流程

4.0、前提知識

基本定時器由TIM6和TIM7組成，計數(shù)器為16位，內(nèi)部結構較為簡單，只有定時器的基本功能，可以做定時或驅動DAC，本實驗暫不討論DAC，只用定時功能，如下圖所示為基本定時器框架 （注釋3）

?基本定時器的時鐘來源為APB1 Timer clocks，當通過控制器啟動基本定時器TIM6/7時，時鐘信號經(jīng)過PSC預分頻器將時鐘分頻，然后以分頻后的時鐘頻率增加計數(shù)器的值，當計數(shù)器達到自動重載寄存器設置的值之后，產(chǎn)生溢出

4.1、CubeMX相關配置

4.1.0、工程基本配置

打開STM32CubeMX軟件，單擊ACCESS TO MCU SELECTOR選擇開發(fā)板MCU（選擇你使用開發(fā)板的主控MCU型號），選中MCU型號后單擊頁面右上角Start Project開始工程，具體如下圖所示

?開始工程之后在配置主頁面System Core/RCC中配置HSE/LSE晶振，在System Core/SYS中配置Debug模式，具體如下圖所示

?詳細工程建立內(nèi)容讀者可以閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”

4.1.1、時鐘樹配置

基本定時器涉及到定時時間的問題，而TIM6/7的時鐘來源自APB1 Timer clocks，因此需要先知道APB1 Timer clocks的頻率，才可以計算基本定時器的溢出時間

如下圖所示，時鐘樹上所有總線頻率均設置為了STM32F4能達到的最高頻率，此時APB1 Timer clocks=84MHz

4.1.2、外設參數(shù)配置

在Pinout ＆ Configuration頁面左側功能分類欄目中點開Timers欄目，單擊欄目下的TIM6和TIM7

在頁面中間TIM6/7 Mode and Configuration 中勾選Activated激活基本定時器，One Pulse Mode為單次定時模式，勾選該模式則定時器只觸發(fā)一次，默認定時器為連續(xù)觸發(fā)，觸發(fā)完一次后自動重載ARR中設置的值重新計數(shù)

在頁面中間Configuration欄中可設置基本定時器參數(shù)，包括 Prescaler （預分頻系數(shù)）、 Counter Mode （計數(shù)模式）和 Counter Period （ARR寄存器的值）通過這些參數(shù)的設置可以決定基本定時器的溢出時間

APB1 Timer clocks=84MHz，PSC=8399，ARR=4999，此時可計算溢出時間為(PSC+1)(ARR+1)/APB1 Timer clocks=0.5秒=500毫秒，則每500ms定時器產(chǎn)生一次溢出，ARR設置為9999則定時器1s溢出一次

auto-reload preload ：可以選擇使能或不使能，如果不使能該參數(shù)，則在使用__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD()函數(shù)動態(tài)修改基本定時器ARR參數(shù)值時，修改的值會立馬生效；而如果使能該參數(shù)，則修改的值會在當前計數(shù)溢出之后下次得到修改

Trigger Output (TRGO) Parameters ：一般是用來設置用作其他外設的觸發(fā)源的，比如將Trigger Event Selection選擇為Update Event，然后在其他外設比如ADC中配置外部觸發(fā)源時選擇該定時器的觸發(fā)事件（如果可以的話），這樣在定時器產(chǎn)生Update Event時就可以啟動外設，實現(xiàn)用定時器來控制外設啟動的功能

上述配置如下圖所示

4.1.3、外設中斷配置

基本定時器的觸發(fā)有三種模式 ① 輪詢方式、② 中斷方式和③ DMA方式，這里只介紹前兩種方式

① 對于輪詢方式，當前設置已經(jīng)足夠，只需要在生成的程序中使用HAL_TIM_Base_Start(&htim6)啟動基本定時器，然后不斷輪詢計數(shù)值或UEV事件標志來判斷是否發(fā)生了計數(shù)溢出

② 中斷方式是基本定時器最常用的方式，在Pinout ＆ Configuration頁面左側功能分類欄目中點開NVIC欄目，然后選擇合適的中斷優(yōu)先級并勾選基本定時器6和7的中斷使能

4.2、生成代碼

4.2.0、配置Project Manager頁面

單擊進入Project Manager頁面，在左邊Project分欄中修改工程名稱、工程目錄和工具鏈，然后在Code Generator中勾選“Gnerate peripheral initialization as a pair of 'c/h' files per peripheral”，最后單擊頁面右上角GENERATE CODE生成工程，具體如下圖所示

詳細Project Manager配置內(nèi)容讀者可以閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”實驗3.4.3小節(jié)

4.2.1、外設初始化調(diào)用流程

在工程代碼主函數(shù)main()中調(diào)用MX_TIM6_Init()函數(shù)對基本定時器TIM6參數(shù)進行了配置

在該MX_TIM6_Init()函數(shù)中調(diào)用了HAL_TIM_Base_Init()對定時器進行了初始化

然后在HAL_TIM_Base_Init()函數(shù)中調(diào)用了HAL_TIM_Base_MspInit()函數(shù)對TIM6時鐘和中斷設置/使能

TIM7初始化流程類似，具體定時器TIM6初始化流程如下圖所示

4.2.2、外設中斷調(diào)用流程

激活了基本定時器并啟動TIM6/7全局中斷之后，會在stm32f4xx_it.c中新增TIM6/7的中斷服務函數(shù)TIM6_DAC_IRQHandler()和TIM7_IRQHandler()

該函數(shù)均調(diào)用HAL庫的定時器中斷統(tǒng)一處理函數(shù)HAL_TIM_IRQHandler()，該函數(shù)通過一系列的判斷最終得出基本定時器目的為周期回調(diào) （注釋4），因此最終調(diào)用周期回調(diào)函數(shù)HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()，該函數(shù)為虛函數(shù)

TIM7中斷調(diào)用流程類似，具體定時器TIM6中斷調(diào)用流程如下圖所示

4.2.3、添加其他必要代碼

重新在tim.c中實現(xiàn)周期回調(diào)函數(shù)HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()，當定時器TIM6溢出則翻轉GREEN_LED引腳狀態(tài)，當定時器TIM7溢出則翻轉RED_LED引腳狀態(tài)，具體代碼如下圖所示

?源代碼如下

/*基本定時器周期回調(diào)函數(shù)*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim == &htim6)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GREEN_LED_GPIO_Port, GREEN_LED_Pin) ;
    }
 
    if(htim == &htim7)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(RED_LED_GPIO_Port, RED_LED_Pin) ;
    }
}

在主函數(shù)中以中斷方式啟動基本定時器TIM6/7，具體代碼如下圖所示

5、常用函數(shù)

/*以輪詢工作方式啟動定時器*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start(TIM_HandleTypeDef *htim)
 
/*停止輪詢工作方式的定時器*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim)
 
/*以中斷工作方式啟動定時器*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim)
 
/*停止中斷工作方式的定時器*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef *htim)
 
/*定時器周期回調(diào)子函數(shù)*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

6、燒錄驗證

燒錄程序，開發(fā)板上電后觀察現(xiàn)象為綠燈每隔500ms狀態(tài)改變一次，紅燈每隔1s狀態(tài)改變一次

使用邏輯分析儀監(jiān)測PD12/14引腳狀態(tài)，可以看出TIM6每500ms翻轉一次PD12引腳狀態(tài)，TIM7每1000ms翻轉一次PD14引腳狀態(tài)

7、注釋詳解

注釋1：圖片來源STM32F407VGT6 Datasheet DS8626

注釋2：圖片來源 STM32 CubeMX 學習：003-定時器（其原表有錯誤）

注釋3：圖片來源STM32F4xx中文參考手冊

注釋4：具體過程請參看 HAL_TIM_IRQHandler(TIM_HandleTypeDef *htim) 函數(shù)詳解文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-776469.html

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