[STM32学习笔记] 3.TIM_stm32l timer

【系列笔记为跟随UP主江协科技学习STM32过程的一些问题，同时方便日后忘记时复习，文中部分内容来源于UP主的PPT同时加入个人理解】

一.TIM简介

TIM（Timer）定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断 ，16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时 不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型。

 

 二.定时器中断

1.定时器中断基本结构

 

2.定时器中断常用库函数

 

void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);//将指定的 TIM 外设重置为默认值。
 
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);//配置 TIM 的时基结构体。
 
void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);//将 TIM 时间基准结构体初始化为默认设置。
 
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);//使能或禁用指定的 TIM 外设。
 
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);//使能或禁用指定 TIM 的指定中断。
 
void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);//将内部时钟驱动 TIM 外设。
 
void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);//配置 TIM 的预分频器和自动重装载寄存器的重新加载方式。
 
void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);//配置 TIM 的计数器模式。
 
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);//使能或禁用 TIM 的自动重装载寄存器预加载功能。
 
void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);//设置 TIM 的计数器值。
 
void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);//设置 TIM 的自动重装载寄存器值。
 
 
uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);//获取 TIM 的当前计数器值。
 
uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);//获取 TIM 的预分频器值。
 
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);//检查 TIM 的指定标志位的状态。
 
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);//清除 TIM 的指定标志位。
 
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);//检查 TIM 的指定中断标志位的状态。
 
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);//清除 TIM 的指定中断标志位。

3.定时器中断初始化

void Timer_EXITInit()
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2|RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能 APB1 时钟
	
	//将定时器2配置为内部时钟模式
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	//初始化定时器时间基数
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; 				
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 		// 设置时钟分频为不分频，对内部时钟无影响
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 	// 设置计数模式
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 10000-1; 					// 设置重载值
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 7200; 					// 设置预分频值
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; 				// 设置重复计数器为0，高级定时器参数
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct); 				
 
	//清除中断标志位，避免上电进入中断
	TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);						
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
	
	//启用定时器的更新中断 (TIM_IT_Update 更新(溢出)中断)
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); 						
	TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE); 						
    
	//设置中断优先级组为2位抢占优先级+2位子优先级
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);					
	
	//配置中断管理寄存器
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; 				//选择中断通道为TIM2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; 		//设置抢占式优先级为1（0~2^2）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; 				//设置子优先级为1  (0~2^2)
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

4.定时器中断功能函数

void TIM2_IRQHandler()
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_FLAG_Update) == SET)
	{
		
 
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	}
}

五.TIM输出比较（PWM）

1.OC（Output Compare）输出比较，输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道。

2.输出比较模式：

常用模式一/二产生PWM信号。 

3.输出比较基本结构：

 

4.TIM3产生频率1khz，占空比50%PWM信号代码如下：

void PWM_Init()
{
	// 使能TIM3时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	
	// 使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 配置GPIOA的引脚6为复用推挽输出
	GPIO_InitTypeDef GPIOA_InitStructure;
	GPIOA_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIOA_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIOA_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIOA_InitStructure);
	
	// 配置定时器(TIM3)为内部时钟模式
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	// 配置定时器(TIM3)的时间基准参数
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBase_InitStructure;
	TIM_TimeBase_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//决定数字滤波器采样频率的参数（输入捕获）
	TIM_TimeBase_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
	TIM_TimeBase_InitStructure.TIM_Period = 100 - 1; // 频率=72MHz/720/100=1khz
	TIM_TimeBase_InitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; // 设置预分频值为720，分频后计数器频率为72Mhz/720=100000；
	TIM_TimeBase_InitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//产生单个周期的PWM信号
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBase_InitStructure);
	
	// 配置定时器(TIM3)的输出比较参数
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInit_InitStructure;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInit_InitStructure);//不对结构体互补输出成员赋值，先赋默认值
	TIM_OCInit_InitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInit_InitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//极性选择，高电平有效，若比较器输出高电平则为PWM高电平；低电平有效，若比较器输出低电平则为PWM高电平
	TIM_OCInit_InitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//定时器通道使能
	TIM_OCInit_InitStructure.TIM_Pulse = 50; // 设置占空比为50%
	TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInit_InitStructure);
	
	// 使能定时器(TIM3)
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

5.运行过程修改预分频数和计数溢出值函数：

void updatePWMFrequency(uint16_t newPrescaler, uint16_t newPeriod) 
{
 
    TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);   //关闭定时器后才可修改
    TIM_PrescalerConfig(TIM3, newPrescaler, TIM_PSCReloadMode_Immediate);// 配置新的预分频值，立即生效
    TIM_SetAutoreload(TIM3, newPeriod);//配置新的溢出值
 
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

6.PWM实现呼吸灯：

int main()
{
	OLED_Init();
	PWM_Init();
	delay_init();
	EXTI_LEDInit();
	while(1)
	{
		OLED_ShowString(1,1,"frequency:");
		OLED_ShowNum(1,11,100-Pulse,3);
		OLED_ShowChar(1,14,'%');
		for(i = 0;i <= Pulse;i++)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM3,i);
			delay_ms(10);
		}
		for(i = Pulse;i > 0;i--)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM3,i);
			delay_ms(10);
		}
	}
}

六.PWMI输入捕获

 1.输入捕获简介：IC（Input Capture）输入捕获 输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道 可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比 可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量。

2.频率测量方法：

        测频法：在时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率 f=N / T，适用高频，频率越高标准时间内N越大，误差越小； 

        测周法：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N ，则频率 f=f c/ N，适用低频，频率越低，周期越长，N越大，误差越小；

        中界频率：测频法与测周法误差相等的频率点 f=sqrt（fc/T）。

3.主从触发模式：

 

         主模式：可以将定时器内部的信号，映射到TRGO引脚，用于触发别的外设，所以这部分叫做主模式。

        从模式：就是接收其他外设或者自身外设一些信号，用于控制自身定时器的运行，也就是被别的信号控制。

        触发源选择：就是选择从模式的触发信号源，触发源选择，选择指定的一个信号，得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以在这个列表里，选这择项操作来在自动执行。

相关函数；

void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

 1.主模式输入信号选择（主模式暂不了解）

void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

2. 从模式输入信号选择，TIM_InputTriggerSource选择通道。（TIM_TS_TI1FP1）

void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);

 3.从模式选择：

4.输入捕获基本结构：

TIM3从上升沿开始计数，到达下降沿后触发TI1FP2，CCR2=CNT,到达上升沿后CCR1=CNT，同时触发从模式，CNT重置。频率=fc/CCR1,占空比=CCR2/CCR1。

 TIMx_CH1和TIMx_CH2可同时接入同一捕获寄存器测量不同参数。由TIxFPy进行配置，表示由通道x输入至通道y的捕获寄存器。

5.输入捕获初始化：

void IC_Init(void)
{
    // 使能TIM3定时器时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    // 使能GPIOA端口时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    // 配置GPIOA的GPIO_Pin_6引脚为上拉输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置TIM3定时器为内部时钟模式
    TIM_InternalClockConfig(TIM3);
    
    // 配置TIM3定时器的基本参数
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;      //计数器的溢出周期
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;      //设置计数器的时钟频率 1000000
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    // 配置TIM3定时器的输入捕获参数
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;	// 配置通道1
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;				// 配置输入滤波器
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;  //配置输入极性为上升沿触发
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;    // 设置输入分频系数为不分频
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	// 配置输入源为直接映射到TI1
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
    
    TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//配置TI1FP2,自动根据TIM_ICInitStructure配置为与TI1FP1相反，即下降沿触发计数，交叉映射到TI1FP2.
    
    // 选择TIM3从模式输入触发源为TI1FP1，即TI1FP1每次上升沿触发从模式
    TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);
    // 选择TIM3定时器的从模式为自动清零(TI1PF1的上升沿清零CNT)
    TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);
    
    // 启动TIM3定时器
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

 6.读取频率，占空比

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3));
}
 
uint32_t IC_Getduty(void)
{
	return TIM_GetCapture2(TIM3)*100/TIM_GetCapture1(TIM3);
}