STM32 基础知识（探索者开发板）--103讲 通用定时器

娶不到胡一菲的汪大东2023-12-28 17:19

定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us
arr:自动重装载值 psc:时钟预分频数

定时器相关实验通用步骤

1.定时器初始化
a.定义结构体句柄
b.设基地址
c.设分频系数
d.设自动重装载值
e. 设计数模式
f.初始化定时器
2.外设模式配置
a.设置模式
d.映射通道
c.
3.Msp硬件配置
a.使能定时器，GPIO时钟
b.设置GPIO模式，引脚，上下拉，高低速
c.初始化GPIO
d.使能中断，设置中断优先级
4.使能计数器，中断，定时器中断服务函数，回调函数等

通用定时器相关代码如下

cpp 复制代码 
//gtim.c

#include "./BSP/TIMER/gtim.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"


TIM_HandleTypeDef g_timx_handle;             /* 定时器x句柄 */

/**
 * @brief       通用定时器TIMX定时中断初始化函数
 * @note
 *              通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候
 *              通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为42M, 所以定时器时钟 = 84Mhz
 *              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
 *              Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
 *
 * @param       arr: 自动重装值
 * @param       psc: 预分频系数
 * @retval      无
 */
void gtim_timx_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    GTIM_TIMX_INT_CLK_ENABLE(); /* 使能TIMx时钟 */

    g_timx_handle.Instance = GTIM_TIMX_INT;                 /* 通用定时器x */
    g_timx_handle.Init.Prescaler = psc;                     /* 预分频系数 */
    g_timx_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;    /* 递增计数模式 */
    g_timx_handle.Init.Period = arr;                        /* 自动装载值 */
    HAL_TIM_Base_Init(&g_timx_handle);
    
    HAL_NVIC_SetPriority(GTIM_TIMX_INT_IRQn, 1, 3);         /* 设置中断优先级，抢占优先级1，子优先级3 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(GTIM_TIMX_INT_IRQn);                 /* 开启ITMx中断 */

    HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_timx_handle);                  /* 使能定时器x和定时器x更新中断 */
}

/**
 * @brief       定时器中断服务函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void GTIM_TIMX_INT_IRQHandler(void)
{
    /* 以下代码没有使用定时器HAL库共用处理函数来处理，而是直接通过判断中断标志位的方式 */
    if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&g_timx_handle, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        LED1_TOGGLE();
        __HAL_TIM_CLEAR_IT(&g_timx_handle, TIM_IT_UPDATE);  /* 清除定时器溢出中断标志位 */
    }
}

/*********************************以下是通用定时器PWM输出实验程序*************************/

TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;     /* 定时器x句柄 */

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y PWM输出 初始化函数（使用PWM模式1）
 * @note
 *              通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候
 *              通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为42M, 所以定时器时钟 = 84Mhz
 *              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
 *              Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
 *
 * @param       arr: 自动重装值。
 * @param       psc: 预分频系数
 * @retval      无
 */
void gtim_timx_pwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};                       /* 定时器输出句柄 */
    
    g_timx_pwm_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_PWM;                 /* 定时器x */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                     /* 预分频系数 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;    /* 递增计数模式 */
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;                        /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);                       /* 初始化PWM */

    timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;                       /* 模式选择PWM1 */
    timx_oc_pwm_chy.Pulse = arr / 2;                                /* 设置比较值,此值用来确定占空比 */

    timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;                                        /* 输出比较极性为低 */
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, GTIM_TIMX_PWM_CHY); /* 配置TIMx通道y */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, GTIM_TIMX_PWM_CHY);                           /* 开启对应PWM通道 */
}

/**
 * @brief       定时器底层驱动，时钟使能，引脚配置
 *              此函数会被HAL_TIM_PWM_Init()调用
 * @param       htim:定时器句柄
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == GTIM_TIMX_PWM)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();                            /* 开启通道y的CPIO时钟 */
        GTIM_TIMX_PWM_CHY_CLK_ENABLE();                                 /* 使能定时器时钟 */

        gpio_init_struct.Pin = GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_PIN;              /* 通道y的CPIO口 */
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                        /* 复用推完输出 */
        gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                            /* 上拉 */
        gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;                  /* 高速 */
        gpio_init_struct.Alternate = GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_AF;         /* IO口REMAP设置, 是否必要查看头文件配置的说明! */
        HAL_GPIO_Init(GTIM_TIMX_PWM_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    }
}

/*********************************以下是通用定时器输入捕获实验程序*************************/

TIM_HandleTypeDef g_timx_cap_chy_handle;   /* 定时器x句柄 */

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y 输入捕获 初始化函数
 * @note
 *              通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候
 *              通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为42M, 所以定时器时钟 = 84Mhz
 *              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
 *              Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
 *
 * @param       arr: 自动重装值
 * @param       psc: 预分频系数
 * @retval      无
 */
void gtim_timx_cap_chy_init(uint32_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_IC_InitTypeDef timx_ic_cap_chy = {0};
    
    g_timx_cap_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_CAP;                /* 定时器5 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                    /* 预分频系数 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;   /* 向上计数模式 */
    g_timx_cap_chy_handle.Init.Period = arr;                       /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_cap_chy_handle);                       /* 初始化定时器 */
    
    timx_ic_cap_chy.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;     /* 上升沿捕获 */
    timx_ic_cap_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; /* 映射到TI1上 */
    timx_ic_cap_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;           /* 配置输入分频，不分频 */
    timx_ic_cap_chy.ICFilter = 0;                           /* 配置输入滤波器，不滤波 */
    HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_cap_chy_handle, &timx_ic_cap_chy, GTIM_TIMX_CAP_CHY); /* 配置TIM5通道1 */

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_cap_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);         /* 使能更新中断 */
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY);     /* 开始捕获TIM5的通道1 */

}

/**
 * @brief       通用定时器输入捕获初始化接口
 *              HAL库调用的接口，用于配置不同的输入捕获
 * @param       htim:定时器句柄
 * @note        此函数会被HAL_TIM_IC_Init()调用
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == GTIM_TIMX_CAP)                        /* 输入通道捕获 */
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        GTIM_TIMX_CAP_CHY_CLK_ENABLE();                         /* 使能TIMx时钟 */
        GTIM_TIMX_CAP_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();                    /* 开启捕获IO的时钟 */

        gpio_init_struct.Pin = GTIM_TIMX_CAP_CHY_GPIO_PIN;      /* 输入捕获的GPIO口 */
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                /* 复用推挽输出 */
        gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;                  /* 下拉 */
        gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;     /* 高速 */
        gpio_init_struct.Alternate = GTIM_TIMX_CAP_CHY_GPIO_AF; /* 复用为捕获TIM5的通道1 */
        HAL_GPIO_Init(GTIM_TIMX_CAP_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);

        HAL_NVIC_SetPriority(GTIM_TIMX_CAP_IRQn, 1, 3);         /* 抢占1，子优先级3 */
        HAL_NVIC_EnableIRQ(GTIM_TIMX_CAP_IRQn);                 /* 开启ITMx中断 */
    }
}

/* 输入捕获状态(g_timxchy_cap_sta)
 * [7]  :0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
 * [6]  :0,还没捕获到高电平;1,已经捕获到高电平了.
 * [5:0]:捕获高电平后溢出的次数,最多溢出63次,所以最长捕获值 = 63*65536 + 65535 = 4194303
 *       注意:为了通用,我们默认ARR和CCRy都是16位寄存器,对于32位的定时器(如:TIM5),也只按16位使用
 *       按1us的计数频率,最长溢出时间为:4194303 us, 约4.19秒
 *
 *      (说明一下：正常32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)
 */
uint8_t g_timxchy_cap_sta = 0;    /* 输入捕获状态 */
uint16_t g_timxchy_cap_val = 0;   /* 输入捕获值 */

/**
 * @brief       定时器中断服务函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void GTIM_TIMX_CAP_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&g_timx_cap_chy_handle);        /* 定时器共用处理函数 */
}

/**
 * @brief       定时器输入捕获中断处理回调函数
 * @param       htim:定时器句柄指针
 * @note        该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == GTIM_TIMX_CAP)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0X80) == 0)         /* 还没成功捕获 */
        {
            if (g_timxchy_cap_sta & 0X40)            /* 捕获到一个下降沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta |= 0X80;           /* 标记成功捕获到一次高电平脉宽 */
                g_timxchy_cap_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY); /* 获取当前的捕获值 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY);                     /* 一定要先清除原来的设置 */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY, TIM_ICPOLARITY_RISING);/* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
            }
            else                                     /* 还未开始,第一次捕获上升沿 */
            {
                g_timxchy_cap_sta = 0;               /* 清空 */
                g_timxchy_cap_val = 0;
                g_timxchy_cap_sta |= 0X40;           /* 标记捕获到了上升沿 */
                __HAL_TIM_DISABLE(&g_timx_cap_chy_handle);      /* 关闭定时器5 */
                __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_timx_cap_chy_handle,0);/* 定时器5计数器清零 */
                TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY);   /* 一定要先清除原来的设置！！ */
                TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY, TIM_ICPOLARITY_FALLING);/* 定时器5通道1设置为下降沿捕获 */
                __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_cap_chy_handle);       /* 使能定时器5 */
            }
        }
    }
}

/**
 * @brief       定时器更新中断回调函数
 * @param       htim : 定时器句柄指针
 * @note        此函数会被定时器中断函数共同调用的
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == GTIM_TIMX_CAP)
    {
        if ((g_timxchy_cap_sta & 0x80) == 0)               /* 还没成功捕获 */
        {
            if (g_timxchy_cap_sta & 0x40)                  /* 已经捕获到高电平了 */
            {
                if ((g_timxchy_cap_sta & 0x3F) == 0x3F)    /* 高电平太长了 */
                {
                    TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY);                     /* 一定要先清除原来的设置 */
                    TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&g_timx_cap_chy_handle, GTIM_TIMX_CAP_CHY, TIM_ICPOLARITY_RISING);/* 配置TIM5通道1上升沿捕获 */
                    g_timxchy_cap_sta |= 0x80;             /* 标记成功捕获了一次 */
                    g_timxchy_cap_val = 0xFFFF;
                }
                else  /* 累计定时器溢出次数 */
                {
                    g_timxchy_cap_sta++;
                }
            }
        }
    }
}

/*********************************以下是通用定时器脉冲计数实验程序*************************/

TIM_HandleTypeDef g_timx_cnt_chy_handle;        /* 定时器x句柄 */

/* 记录定时器计数器的溢出次数, 方便计算总脉冲个数 */
uint32_t g_timxchy_cnt_ofcnt = 0 ;              /* 计数溢出次数 */

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y 脉冲计数 初始化函数
 * @note
 *              本函数选择通用定时器的时钟选择: 外部时钟源模式1(SMS[2:0] = 111)
 *              这样CNT的计数时钟源就来自 TIMX_CH1/CH2, 可以实现外部脉冲计数(脉冲接入CH1/CH2)
 *
 *              时钟分频数 = psc, 一般设置为0, 表示每一个时钟都会计数一次, 以提高精度.
 *              通过读取CNT和溢出次数, 经过简单计算, 可以得到当前的计数值, 从而实现脉冲计数
 *
 * @param       arr: 自动重装值 
 * @retval      无
 */
void gtim_timx_cnt_chy_init(uint16_t psc)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    TIM_SlaveConfigTypeDef tim_slave_config = {0};
    GTIM_TIMX_CNT_CHY_CLK_ENABLE();                                        /* 使能TIMx时钟 */
    GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();                                   /* 开启GPIOA时钟 */
    
    g_timx_cnt_chy_handle.Instance = GTIM_TIMX_CNT;                        /* 定时器x */
    g_timx_cnt_chy_handle.Init.Prescaler = psc;                            /* 预分频系数 */
    g_timx_cnt_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;           /* 递增计数模式 */
    g_timx_cnt_chy_handle.Init.Period = 65535;                             /* 自动重装载值 */
    HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_cnt_chy_handle);

    gpio_init_struct.Pin = GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_PIN;                     /* 输入捕获的GPIO口 */
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                               /* 复用推挽输出 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;                                 /* 下拉 */
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;                    /* 高速 */
    gpio_init_struct.Alternate = GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_AF;                /* 复用为捕获TIMx的通道 */
    HAL_GPIO_Init(GTIM_TIMX_CNT_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);

    /* 从模式：外部触发模式1 */
    tim_slave_config.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_EXTERNAL1;                  /* 从模式：外部触发模式1 */
    tim_slave_config.InputTrigger = TIM_TS_TI1FP1;                         /* 输入触发：选择 TI1FP1(TIMX_CH1) 作为输入源 */
    tim_slave_config.TriggerPolarity = TIM_TRIGGERPOLARITY_RISING;         /* 触发极性：上升沿 */
    tim_slave_config.TriggerPrescaler = TIM_TRIGGERPRESCALER_DIV1;         /* 触发预分频：无 */
    tim_slave_config.TriggerFilter = 0x0;                                  /* 滤波：本例中不需要任何滤波 */
    HAL_TIM_SlaveConfigSynchronization(&g_timx_cnt_chy_handle, &tim_slave_config);

    HAL_NVIC_SetPriority(GTIM_TIMX_CNT_IRQn, 1, 3);                        /* 设置中断优先级，抢占优先级1，子优先级3 */
    HAL_NVIC_EnableIRQ(GTIM_TIMX_CNT_IRQn);                                /* 开启ITMx中断 */

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_cnt_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);            /* 使能更新中断 */
    HAL_TIM_IC_Start(&g_timx_cnt_chy_handle, GTIM_TIMX_CNT_CHY);           /* 开始捕获TIMx的通道y */
}

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y 获取当前计数值 
 * @param       无
 * @retval      当前计数值
 */
uint32_t gtim_timx_cnt_chy_get_count(void)
{
    uint32_t count = 0;
    count = g_timxchy_cnt_ofcnt * 65536;                    /* 计算溢出次数对应的计数值 */
    count += __HAL_TIM_GET_COUNTER(&g_timx_cnt_chy_handle); /* 加上当前CNT的值 */
//    printf("gtim_timx count %d \r\n", count);
    return count;
}

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 通道Y 重启计数器
 * @param       无
 * @retval      当前计数值
 */
void gtim_timx_cnt_chy_restart(void)
{
    __HAL_TIM_DISABLE(&g_timx_cnt_chy_handle);          /* 关闭定时器TIMX */
    g_timxchy_cnt_ofcnt = 0;                            /* 累加器清零 */
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_timx_cnt_chy_handle, 0);   /* 计数器清零 */
    __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_cnt_chy_handle);           /* 使能定时器TIMX */
}

/**
 * @brief       通用定时器TIMX 脉冲计数 更新中断服务函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void GTIM_TIMX_CNT_IRQHandler(void)
{
    /* 以下代码没有使用定时器HAL库共用处理函数来处理，而是直接通过判断中断标志位的方式 */
    if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&g_timx_cnt_chy_handle, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        g_timxchy_cnt_ofcnt++;          /* 累计溢出次数 */
    }

    __HAL_TIM_CLEAR_IT(&g_timx_cnt_chy_handle, TIM_IT_UPDATE);
}

main.c

cpp 复制代码 
//通用定时器脉冲计数实验

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/TIMER/gtim.h"


int main(void)
{
    uint32_t curcnt = 0;
    uint32_t oldcnt = 0;
    uint8_t key = 0;
    uint8_t t = 0;
    
    HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);         /* 设置时钟,168Mhz */
    delay_init(168);                            /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */
    led_init();                                 /* 初始化LED */
    key_init();                                 /* 初始化按键 */
    gtim_timx_cnt_chy_init(0);                  /* 定时器计数初始化, 不分频 */
    gtim_timx_cnt_chy_restart();                /* 重启计数 */
    
    while (1)
    {
        key = key_scan(0);                      /* 扫描按键 */
        if (key == KEY0_PRES)                   /* KEY0按键按下,重启计数 */
        {
            printf("key0 press \r\n");
            gtim_timx_cnt_chy_restart();        /* 重新启动计数 */
        }

        curcnt = gtim_timx_cnt_chy_get_count(); /* 获取计数值 */
        if (oldcnt != curcnt)
        {
            oldcnt = curcnt;
            printf("CNT:%d\r\n", oldcnt);       /* 打印脉冲个数 */
        }

        t++;
        if (t > 40)                             /* 200ms进入一次 */
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();                      /* LED0闪烁, 提示程序运行 */
        }

        delay_ms(10);
    }
}
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