实验目标:
通过CUbeMX+HAL,配置TIM1,1s中断一次,闪烁LED。
一、常用型号的TIM时钟频率
1. STM32F103系列:
- 所有 TIM 的时钟频率都是72MHz;
- F103C8不带基本定时器,F103RC及以上才带基本定时器。
2、STM32F407系列:
- TIM1、8、9、10、11的时钟频率是168MHz;
- 其它TIM的时钟频率是84MHz。
二、CubeMX配置
这里使用现有的CubeMX工程,略过工程配置部分。
如果学习如何新建CubeMX工程, 可以参考下面文章:
使用CubeMX对定时器进行定时配置,过程相当简单便捷。
我们只需配置几个重要参数:时钟源、PSC、ARR、中断。
1、主要参数配置
主要参数讲解:
① Prescaler(预分频系数):即PSC寄存器值。简单地理解:内部时钟分频后再给CNT计数器使用,用于控制每一计数脉冲的时长。按上文内容得知,STM32F407的TIM1时钟是168M,在设置预分频为168后,计数脉冲频率:168MHz÷168=1MHz,即每秒产生1百万个计数信号,每个计数脉冲的时长:1秒/1M=1us。
② Counter Mode (计数方向): 向上计数;
③ Counter Period (计数周期): 即ARR寄存器值,多少个计数脉冲作为1个波形周期。
④ Repetition Counter(重复计数器): 简单地理解,多少个周期才触发1次中断;
⑤ auto-reload preload(自动重载值的预装载): 当改变周期值ARR时,是否等到下一个更新事件再写入数值,使得数值的更改不影响执行中的波形。
2、打开中断
高级定时器,和通用定时器不同,即使没有使能通道,也有多种中断。
本篇只使用了周期更新中断,如下图, 打勾: update interrupt (更新中断) 。
当计数器(CNT)的值,达到周期值(ARR)时,就会触发中断。
注意:打勾中断后,生成的代码,只是帮我们添加了中断的配置; 而中断的开启,需要使用代码"手动"开启。
三、编写代码
代码共为3部分:初始化配置、开启TIM、中断回调函数。
1、初始化配置
CubeMX根据我们的配置,已生成好了初始化代码,我们不用管它。
如果想查看它的初始化实现过程,可以双击 "tim.c"。
2、开启TIM、中断
谨记一个,当我们使用CubeMX配置外设功能时,它只是根据参数的配置生成初始化代码(即上面的第1步),而不会主动开启外设功能,特别是中断的开启,如TIM、ADC、UART等。
所以,我们需要在main.c中,"手动"开启TIM1。
如下图,在while前,添加:
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);
调用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)后,TIM1就会开始工作。
下面是它的工作原理,硬件自动运行,不用干预,我们只需大概地知道工作过程、原理:
① TIM会自动检测脉冲信号,每来一个脉冲,计数器CNT就会硬件自动加1。
② 当寄存器CNT的计数值==设定的自动重装载值ARR,就会产生溢出中断。
③ 发生溢出中断时,CNT值被硬件置0,开始新一轮计数; 硬件自动找寻中断服务函数入口。
使用CubeMX生成的HAL代码,我们不需要像使用标准库时那样自己编写中断函数,CubeMX已帮我们整理好中断函数的跳转,只需要重写中断回调函数。
3、重写TIM1的中断回调函数
按上面CubeMX的配置,我们使用了周期中断(计数器CNT溢出),当中断触发时,硬件会自动调用相关的中断服务函数,而中断服务函数里,CubeMX的工程会调用回调函数:
HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();
即:即1周期结束,硬件自动调用中断服务函数,继而调用回调函数,我们无需干预。
我们只需在工程中任意一个c文件里编写这个回调函数。
习惯上,会在main.c的尾部编写这个函数。
如下图,我们在main.c的 注释行 /* USER CODE BEGIN 4 */ 下面编写它。
如果工程中已有这个函数,我们只需在函数内增加TIM2的判断部分;
如果工程中没有这个函数,增加即可。
注意:所有TIM的计数器溢出中断(即1周期结束), 都会统一调用它。
在这个回调函数中,我们执行的动作是:每1000ms, 反转PB2电平(LED)。
如果你的开发板上,PB2引脚接的是 LED, 而且也初始化成输出模式,它就会每1秒闪烁1次。
4、优化思路:
上述操作,将会每1s进入1000次中断,当发现变量cnt累加到1000后,才反转LED。
频繁地出入中断,大大地浪费着芯片运行资源。本篇如此设计,仅为了直观地展示和理解。
我们在设计时,应该尽量地节省运行资源。
上面的定时操作,有多种优化的方法:
方法1:原参数不改,重复计数器Repetition Counter改为1000, 即1000个周期才产生1次中断;
方法2:psc改为16800(脉冲0.0001s),ARR改为10000(1万个脉冲组成1周期)
然后,修改回调函数,取消计数判断那部分。
这样修改后,将会每1s进入1次中断,调用回调函数1次,能有效地节省运行资源。