STM32学习之定时器中断及PWM

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STM32学习之定时器中断及PWM

2023-10-15 13:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

STM32学习之定时器中断一、通用定时器简介二、寄存器简介2.1 控制寄存器 1（TIMx_CR1）2.2 DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）2.3 预分频寄存器（TIMx_PSC）2.4 自动重装载寄存器（TIMx_ARR）2.5 状态寄存器（TIMx_SR）三、配置步骤四、代码4.1 定时器部分4.2 主函数五、 PWM 配置六、PWM 部分代码6.1 定时器部分6.2 主函数

一、通用定时器简介

STM32F1 的通用定时器是一个通过可编程预分频器（PSC）驱动的 16 位自动装载计数器（CNT）构成。STM32 的通用定时器可以被用于：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)等。使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相共享的任何资源。

STM3F1 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括： 1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。 2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～ 65535 之间的任意数值。 3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为： A．输入捕获 B．输出比较 C．PWM生成(边缘或中间对齐模式) D．单脉冲模式输出 4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。 5）如下事件发生时产生中断/DMA： A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发) B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数) C．输入捕获 D．输出比较 E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路 F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

二、寄存器简介 2.1 控制寄存器 1（TIMx_CR1）

在这里插入图片描述 TIMx_CR1 的最低位，也就是计数器使能位，该位必须置 1，才能让定时器开始计数。从第 4 位DIR可以看出默认的计数方式是向上计数，同时也可以向下计数，第 5,6 位是设置计数对齐方式的.

2.2 DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）

在这里插入图片描述它的第 0 位，该位是更新中断允许位，本章用到的是定时器的更新中断，所以该位要设置为 1，来允许由于更新事件所产生的中断。

2.3 预分频寄存器（TIMx_PSC）

该寄存器用设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟在这里插入图片描述这里，定时器的时钟来源有 4 个： 1）内部时钟（CK_INT） 2）外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx） 3）外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR） 4）内部触发输入（ITRx）：使用A定时器作为B 定时器的预分频器（A为B提供时钟）。

这些时钟，具体选择哪个可以通过 TIMx_SMCR 寄存器的相关位来设置。这里的 CK_INT时钟是从APB1 倍频的来的，除非APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器TIMx 的时钟是 APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于 APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自APB1，而是来自APB2 的。这里顺带介绍一下TIMx_CNT 寄存器，该寄存器是定时器的计数器，该寄存器存储了当前定时器的计数值。

2.4 自动重装载寄存器（TIMx_ARR）

在这里插入图片描述该寄存器在物理上实际对应着 2 个寄存器。一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器在《STM32 参考手册》里面被叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。根据 TIMx_CR1 寄存器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时 2 者是连通的；而APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装在寄存器的内容传送到影子寄存器

2.5 状态寄存器（TIMx_SR）

在这里插入图片描述该寄存器用来标记当前与定时器相关的各种事件/中断是否发生

三、配置步骤

1. TIM3 时钟使能

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

2. 初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式等。

voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

第一个参数是确定是哪个定时器，这个比较容易理解。第二个参数是定时器初始化参数结构体指针，结构体类型为TIM_TimeBaseInitTypeDef,一共有五个成员变量。对于通用定时器只有前面四个参数有用，最后一个参数TIM_RepetitionCounter 是高级定时器才有用的。如：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000; //设置自动重载计数周期值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; //设置分频系数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分频因子 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //设置计数方式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

3. 设置TIM3_DIER允许更新中断

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)；

第一个参数是选择定时器号，这个容易理解，取值为 TIM1~TIM17。第二个参数非常关键，是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断 TIM_IT_Update，触发中断 TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。第三个参数就很简单了，就是失能还是使能。如：

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE );

4. TIM3 中断优先级设置在定时器中断使能之后，因为要产生中断，必不可少的要设置 NVIC 相关寄存器，设置中断优先级。

5.允许TIM3工作，也就是使能TIM3

用此函数：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

6. 编写中断服务函数

用来读取中断状态寄存器的值判断中断类型的函数是：

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)

比如，我们要判断定时器 3 是否发生更新（溢出）中断，方法为：

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){}

固件库中清除中断标志位的函数是：

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

该函数的作用是，清除定时器 TIMx 的中断 TIM_IT 标志位。比如我们在 TIM3 的溢出中断发生后，我们要清除中断标志位，方法是：

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); 四、代码 4.1 定时器部分 void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能 //定时器TIM3初始化 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断 //中断优先级NVIC设置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化NVIC寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx } //定时器3中断服务程序 void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断 { if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查TIM3更新中断发生与否 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); //清除TIMx更新中断标志 (单片机要靠查询中断标志来判断是否要进入中断，如果你不清除中断标志，本次中断退出，单片机又会检测到中断标志，因此重复进入中断) if(i==4) { LED1=!LED1; i=0; } else i++; } }

系统初始化的时候在默认的系统初始化函数SystemInit 函数里面已经初始化APB1的时钟为2分频，所以 APB1 的时钟为 36M，而从 STM32 的内部时钟树图得知：当 APB1 的时钟分频数为 1 的时候，TIM2~7 的时钟为APB1 的时钟，而如果APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时钟频率将为APB1 时钟的两倍。因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值，就可以计算中断时间了。计算公式如下：

T o u t = ( a r r + 1 ) ∗ ( p s c + 1 ) T c l k Tout= \frac{(arr+1)*(psc+1)}{Tclk} Tout=Tclk(arr+1)∗(psc+1)

其中： Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为Mhz）。 Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。

4.2 主函数 int main(void) { delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 uart_init(115200); //串口初始化为115200 LED_Init(); //LED端口初始化 TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的计数频率，计数到5000为500ms while(1) { LED0=!LED0; delay_ms(200); } } 五、 PWM 配置

1.开启TIM3时钟以及复用功能时钟，配置 PB5 为复用输出

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //复用时钟使能 GPIO初始化的一行代码即可： GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

2.设置TIM3_CH2 重映射到 PB5 上

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)；

如：

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3.初始化TIM3,设置 TIM3的ARR和 PSC

设置ARR和 PSC 两个寄存器的值来控制输出PWM的周期

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx 的

4.设置TIM3_CH2 的 PWM模式，使能TIM3的CH2 输出

void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；

参数 TIM_OCMode 设置模式是 PWM还是输出比较，这里我们是 PWM模式。参数TIM_OutputState 用来设置比较输出使能，也就是使能PWM输出到端口。参数TIM_OCPolarity 用来设置极性是高还是低。

如：

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择PWM模式 2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高即高电平有效 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //初始化 TIM3 OC2

下图是PWM模式，可通过TIM_OCMode来设置

在这里插入图片描述 5.使能TIM3

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIM3

6.修改TIM3_CCR2 来控制占空比

void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；

在这里插入图片描述

六、PWM 部分代码 6.1 定时器部分 //TIM3 PWM部分初始化 //PWM输出初始化 //arr：自动重装值 //psc：时钟预分频数 void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5 //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO //初始化TIM3 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 //初始化TIM3 Channel2 PWM模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2 TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3 } 6.2 主函数 int main(void) { u16 led0pwmval=0; u8 dir=1; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 uart_init(115200); //串口初始化为115200 LED_Init(); //LED端口初始化 TIM3_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz while(1) { delay_ms(10); if(dir)led0pwmval++; else led0pwmval--; if(led0pwmval>300)dir=0; if(led0pwmval==0)dir=1; TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); //修改TIM3_CCR2 来控制占空比 } }

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