stm32F407定时器Sample

stm32的定时器，顾名思义用于定时任务，难点是需要根据定时器的时钟进行计算预分频和计数器。 本例程是以两个定时器，分配控制两个LED灯定时点亮，但是这两个LED点亮间隔时间不同。

一、系统定时器

stm32F407拥有14个定时器，

  1. 高级定时器：TIM1,TIM8,APB2
  2. 基本定时器：TIM6,TIM7,APB1
  3. 通用定时器：TIM2-TIM5,TIM9-TIM14,APB1(TIM9-11,APB2)

二、硬件

任务：通使用定时器控制间隔时间，通过外部中断控制LED灯的闪烁间隔时间

  1. LED1<-->PF7：0.5秒（500ms）闪烁一次
  2. LED2<-->PF8：1秒（1000ms）闪烁一次

三、定时器原理

stm32的定时器有两个核心的概念：分频器（Prescaler）和计数器（Counter Period），当分频器溢出后会触发计数器，计数器溢出后，即定时的时间到了，触发外部中断。

  1. 分频器是16位，即数值在0-65535之间；
  2. 计数器有16位，也有32位，图形化的配置工具中有提示，如TIM2的计数器是32位的，TIM3的计数器是16位的。
  3. 间隔时间计算公式： (Prescaler+1 ) X (Counter Period+1) X 1/ 定时器时钟频率，输入的是1khz。
  4. 如：1khz*32000*500/32M=500ms(32M是设置的时钟输出频率，如果不是这个，需要另外计算，原理一样)

四、配置

  • 时钟（RCC）：时钟全部输出频率为32M（初步这样设置，还不了解具体的计时器是挂在那个APB下
  • GPIO：PF7/PF8全部设置为gpio_output，初始输出电频为low
  • 定时器：Timers标签下，计时器参数在Parameter Settings下设置，同时为了使计时器能驱动LED，要启用计时器的NVIC功能，在NVIC Settings下设置开启
      1. TIM2:
      * Clock source：internal clock
      * Prescaler：32000-1=31999
      * Counter Mode:up
      * Counter Period:500-1=499
  2. TIM3:
      * Clock source：internal clock
      * Prescaler：32000-1=31999
      * Counter Mode:up
      * Counter Period:1000-1=999

五、调用流程

定时器的调用流程同外部冲断类似，同时通过调用回调函数实现处理功能。

main.c-->tim.c-->stm32f4xx_it.c-->stm32f4xx_hal_tim.c-->main.c

六、代码

tim.c

负责定义计时器，及TIM的初始化，配置定时器的参数。这里定义和初始化的计时器，在main.c中进行调用。

tim.c文件在项目的src目录下

  1. 定义计时器（这里定义两个计时器）

    TIM_HandleTypeDef htim2;
TIM_HandleTypeDef htim3;

  2. 定时器初始化（这个代码是TIM2的初始化代码）

void MX_TIM2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 31999;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 499;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */

}

stm32f4xx_it.c

stm32f4xx_it.c文件在项目src目录下

这里的功能是计时器调用外部中断

  1. 引入在tim.c定义的定时器变量

    extern TIM_HandleTypeDef htim2;
extern TIM_HandleTypeDef htim3;

  2. 生成定时器的中断调用函数，此函数调用定时器中断处理函数（这里是TIM2定时器）

    void TIM2_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */

/* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
/* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */

/* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */
}

stm32f4xx_hal_tim.c

stm32f4xx_hal_tim.c文件在driver的src目录下

  1. 在此文件中找到上面调用的函数void HAL_TIM_IRQHandler(TIM_HandleTypeDef *htim)
  2. 在HAL_TIM_IRQHandler函数中找到时间间隔回调函数HAL_TIM_PeriodElapsedCallback

  3. 找到HAL_TIM_PeriodElapsedCallback的函数原型，这是一个虚函数，我们需要实现的功能，需要在main.c文件中，重载这个函数

    __weak void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(htim);

/* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
         the HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
*/
}

main.c

在main文件中，重写这个函数，实现我们要用的功能，这里是TIM定时器反转LED的电平。

  1. 重写HAL_TIM_PeriodElapsedCallback函数，实现反转LED的电平

    void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
 if(htim->Instance==TIM2) {
     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_7);
 }
 if(htim->Instance==TIM3) {
     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_8);
 }
}

  2. 启动定时器

    在mian.c文件的main方法中，系统各项功能初始化完毕后，通过定时器启动函数启动定时器。 启动函数传入的定时器的指针，变量需要用到&符号

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

七、其他

  1. 此例程是按照教程的，全部输出时钟设置的32M，暂时没有使用其他时钟频率
  2. STM32CubeIDE功能非常强大，配置后会自动生成代码，只需要在main.c文件的中重写定时器回调函数和启用定时器即可

八、补充（定时器间隔时间的计算）

前面的定时器配置完全是按照教程来的，把系统时钟频率全部设置为32M，但是，STM32F407开发板的芯片时钟最高频率是168M，而且实际应用中，也不可能把系统所有输出的时钟频率设置为32M，重新研究时钟配置和定时器间隔时间的计算。

  1. 系统时钟设置为168M，如：sysclk，hclk的时钟全部配置为168M，其他各输出时钟由图形化工具自动计算；
  2. apb1的预分频系数配置为/4,apb2的预分频系数配置为/2
  3. 前文中已经提到TIM2-TIM5定时器是挂在apb1下的，因此需要根据apb1的预分频系数来计算输出的时钟
  4. 查看时钟树或者查看IDE的时钟图形化配置，可以知道apb1外设时钟是42M（168/4=42），apb1的定时器时钟是84M（168/4*2=84M）；

  5. 抄录一段文字 当 APB1 的时钟分频数为 1 的时候，TIM2~7 以及 TIM12~14 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 以及 TIM12~14 的时钟频率将为 APB1时钟的两倍。

  6. 根据第4、5点，可以知道TIM2,TIM3的时钟频率是84M，这个时钟频率是我们计算间隔定时器频率

  7. 定时器间隔0.5秒（500ms）计算：1khz*(4999+1)*(8399+1)/84Mhz=500ms
  8. 定时器间隔1秒（1000ms）计算：1khz*(9999+1)*(8399+1)/84Mhz=1000ms
  9. 在实际应用中，可以按照以上方法根据系统配置的时钟，计算定时器的间隔时间

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