【动手学STM32G4】（3）STM32G431之定时器

【动手学STM32G4】（1）STM32G431之导入和创建项目
 【动手学STM32G4】（2）STM32G431之外部中断
 【动手学STM32G4】（3）STM32G431之定时器

【动手学STM32G4】（3）STM32G431之定时器

- [1. 项目简介](#1. 项目简介)
- - [1.1 定时器实验项目](#1.1 定时器实验项目)
  - [1.2 软硬件准备](#1.2 软硬件准备)
- [2. 工作原理](#2. 工作原理)
- [3. CubeMX 工程创建与配置](#3. CubeMX 工程创建与配置)
- - [3.1 新建工程与基础设置](#3.1 新建工程与基础设置)
  - [3.2 TIM 配置](#3.2 TIM 配置)
  - [3.3 GPIO 配置](#3.3 GPIO 配置)
  - [3.4 时钟配置](#3.4 时钟配置)
  - [3.5 工程配置](#3.5 工程配置)
  - [3.6 生成工程代码](#3.6 生成工程代码)
- [4. 使用 STM32CubeIDE 编写和调试 TIM 程序](#4. 使用 STM32CubeIDE 编写和调试 TIM 程序)
- [5. 小结](#5. 小结)

1. 项目简介

1.1 定时器实验项目

在本项目中，我们将使用STM32G431RB的TIM1定时器实现一个精确的定时功能。

配置 TIM1 每1ms产生一次中断；
在中断服务函数中计数，每500次（即500ms）翻转一次 PA9 引脚电平；
最终在 PA9 引脚上产生周期为1秒（频率1Hz）的方波信号。

1.2 软硬件准备

硬件资源：

NUCLEO-G431RB 开发板
USB 数据线（Micro USB → USB-A）：用于开发板供电、程序下载和串口通信。
示波器（可选）：用于观察输出波形。

软件资源：

STM32CubeMX， STM32CubeIDE，VOFA+ 串口调试工具

硬件连接：

Nucleo-G431RB 开发板通过其USB端口（Micro-USB）连接到PC。

2. 工作原理

STM32G4系列的定时器功能强大，TIM1是高级控制定时器，具有以下特性：

16位自动重载计数器
支持向上、向下、中央对齐计数模式
4个独立通道，支持输入捕获、输出比较、PWM生成
互补输出带死区插入，适合电机控制
支持编码器接口和霍尔传感器接口

定时器频率计算公式：

定时器频率 = 定时器时钟源 / (预分频器 + 1)
中断周期 = (自动重载值 + 1) / 定时器频率

为了产生一个 1ms 的中断周期，则定时器的参数计算如下：

bash 复制代码

定时器时钟频率 ftimclock = 160MHz
预分频器 PSC = 159
自动重载值 ARR = 999

定时器频率 ftimer = 160MHz/(159+1) = 1 MHz
中断周期 Tint = (999+1)/1MHz = 1ms

3. CubeMX 工程创建与配置

3.1 新建工程与基础设置

新建工程
启动 STM32CubeMX，点击 "Start New Project" （或Ctrl-N快捷键）新建工程，进入 New Project 界面。

选择MCU为 STM32G431RBT6（参考开发板的 MCU 型号选择）。
选择开发板为 NUCLEO-G431RB 开发板。
点击右上角 "Start Project" 创建项目。

基础设置：
选择"引脚配置（Pinout & Configuration）"，
（1）选择 "System Core -- SYS" 设置调试器类型，将 Debug 模式设为 "Serial Wire"。
（2）选择 "System Core -- SYS" 设置基础时钟源（Timebase Source），可以选择默认设置 "SysTick"。

（3）选择 "System Core -- RCC" 配置时钟模式，设置高速、低速时钟为外部晶振，将 High Speed Clock (HSE) 设为 "Crystal/Ceramic Resonator"。

3.2 TIM 配置

启用并配置TIM1 ：
（1）选择 "引脚配置（Pinout & Configuration）"，从左侧下拉列表中选择 "Timers -- TIM1 -- TIM1 Mode and Configuration " ，将时钟源配置为内部时钟 "Clock Source: Internal Clock"。
（2）系统时钟频率设置为 160MHz（具体设置见下节），配置 TIM 工作模式和参数如下。

bash 复制代码

Counter Settings
   Prescaler(PSC-16 bits value): 159
   Counter Mode: Up
   Counter Period(AutoReload Register-16 bits value): 999

（3）使能 NVIC 中断：

勾选 "TIM1 update interrupt and TIM16 global interrupt"。

3.3 GPIO 配置

配置 GPIO 用于 LED 指示或按键触发。例如，将 PA5 配置为 GPIO_OUT(LD2)，PA9 配置为 GPIO_OUT，将 PC13 配置为 GPIO_EXTI13(UserBTN)。

3.4 时钟配置

在 Clock Configuration 视图进行时钟配置。如下图所示，APB2 定时器时钟为160MHz（TIM1挂载在APB2总线上）。

3.5 工程配置

点击工具栏 "Project Manager" 进入工程配置界面，如下图所示。

（1）在 Project Name 输入项目名称 "STM32G431_TIM01"。

（2）在 Toolchain/IDE 选择 IDE 工具为 "STM32CubeIDE"（也可以根据需要选择其它 IDE 工具）。

（3）在 "Project Manager" 继续向下拉，"在 MCU and Firmware Package" 栏中，取消选中 "Use latest available version"，根据所安装的 G4 固件版本，选择 "STM32Cube FW_G4 V1.5.0"；

（4）如果固件包不是安装在默认路径，则要取消选中 "Use Default Firmware Location"，通过 Browse 选择固件包的安装路径。

（5）切换到 "Code Generator"，勾选生成选项："Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral"。

3.6 生成工程代码

点击右上角 "GENERATE CODE" ，将自动生成带 .ioc 的工程文件 "STM32G431_TIM01.ioc"

加载完毕后，弹出代码生成提示窗口，点击" OPEN PROJECT"，进入 STM32CubeIDE。

可以在 main.c 中看到 CubeMX 自动生成的初始化函数调用：

c 复制代码

#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"

后续我们将在这些初始化的基础上，编写用户代码。

4. 使用 STM32CubeIDE 编写和调试 TIM 程序

在 STM32CubeIDE 打开代码文件 main.c。

代码生成后，已经自动进入 STM32CubeIDE，并打开创建的 STM32G431_TIM01 项目。在 "Core\Src" 目录中，已经生成了 tim.c 和 main.c 等基础程序。
从 "Core\Src" 目录打开文件 main.c，如下图所示。

在用户代码区添加代码 "HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)"，开启 TIM1定时器。

完整 main.c 程序如下：

c 复制代码

int main(void)
{
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();  // 160MHz

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM1_Init();  // 1ms interrupt for TIM1
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1); // start TIM1
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
  }
}

在stm32g4xx_it.c文件中实现中断服务函数。
在 TIM1_UP_TIM16_IRQHandler() 函数中增加计数和翻转程序如下：

c 复制代码

/**
  * @brief This function handles TIM1 update interrupt and TIM16 global interrupt.
  */
uint16_t TimeCounter;
void TIM1_UP_TIM16_IRQHandler(void)
{
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim1);
  /* USER CODE BEGIN TIM1_UP_TIM16_IRQn 1 */
  TimeCounter++;
  if(TimeCounter>=500)
  {
	  TimeCounter=0;
	  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);
  }
  /* USER CODE END TIM1_UP_TIM16_IRQn 1 */
}

程序编辑、编译与调试

硬件连接
- 用 USB连接线，连接 PC 与 NUCLEO-G431RB 开发板。
软件调试
- 点击工具栏中 "Build Debug" 按键对程序代码进行编译。
- 点击工具栏中 "Debug" 按键，将程序下载烧录到目标板 NUCLEO-G431RB 。
- 点击工具栏中 "Resume" 按键或 F8 快捷键，运行程序。

bash 复制代码

**** Incremental Build of configuration Debug for project STM32G431_TIM01 ****
make -j20 all 
...
Finished building target: STM32G431_TIM01.elf
 
arm-none-eabi-size  STM32G431_TIM01.elf 
arm-none-eabi-objdump -h -S STM32G431_TIM01.elf  > "STM32G431_TIM01.list"
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   8952	     12	   1652	  10616	   2978	STM32G431_TIM01.elf
Finished building: default.size.stdout
 
Finished building: STM32G431_TIM01.list

Build Finished. 0 errors, 0 warnings. (took 501ms)

运行程序，使用示波器分析仪测量PA9引脚，输出波形如下图所示：

高电平持续时间：500ms，低电平持续时间：500ms；
信号周期：1000ms（1Hz）。

5. 小结

通过本项目，我们学习了：

定时器基本原理：预分频器和自动重载值的计算方法；
CubeMX配置：如何图形化配置定时器中断；
中断编程：使用HAL库的中断回调机制。

【动手学电机驱动】是 youcans@qq 原创作品，转载必须标注原文链接：(https://blog.csdn.net/youcans/article/details/156653776)

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