1. STM32的Timer簡介
STM32中一共有11個定時器，其中2個高級控制定時器，4個普通定時器和2個基本定時器，以及2個看門狗定時器和1個系統嘀嗒定時器。其中系統嘀嗒定時器是前文中所描述的SysTick，看門狗定時器以後再詳細研究。今天主要是研究剩下的8個定時器。
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定時器 |
計數器分辨率 |
計數器類型 |
預分頻係數 |
產生DMA請求 |
捕獲/比較通道 |
互補輸出 |
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TIM1 TIM8 |
16位 |
向上，向下，向上/向下 |
1-65536之間的任意數 |
可以 |
4 |
有 |
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TIM2 TIM3 TIM4 TIM5 |
16位 |
向上，向下，向上/向下 |
1-65536之間的任意數 |
可以 |
4 |
沒有 |
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TIM6 TIM7 |
16位 |
向上 |
1-65536之間的任意數 |
可以 |
0 |
沒有 |
其中TIM1和TIM8是能夠產生3對PWM互補輸出的高級登時其，常用於三相電機的驅動，時鐘由APB2的輸出產生。TIM2-TIM5是普通定時器，TIM6和TIM7是基本定時器，其時鐘由APB1輸出產生。由於STM32的TIMER功能太複雜了，所以只能一點一點的學習。因此今天就從最簡單的開始學習起，也就是TIM2-TIM5普通定時器的定時功能。
2. 普通定時器TIM2-TIM5
2.1 時鐘來源
計數器時鐘可以由下列時鐘源提供：
·內部時鐘(CK_INT)
·外部時鐘模式1：外部輸入腳(TIx)
·外部時鐘模式2：外部觸發輸入(ETR)
·內部觸發輸入(ITRx)：使用一個定時器作爲另一個定時器的預分頻器，如可以配置一個定時器Timer1而作爲另一個定時器Timer2的預分頻器。
由於今天的學習是最基本的定時功能，所以採用內部時鐘。TIM2-TIM5的時鐘不是直接來自於APB1，而是來自於輸入爲APB1的一個倍頻器。這個倍頻器的作用是：當APB1的預分頻係數爲1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率；當APB1的預分頻係數爲其他數值時（即預分頻係數爲2、4、8或16），這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率的2倍。APB1的分頻在STM32_SYSTICK的學習筆記中有詳細描述。通過倍頻器給定時器時鐘的好處是：APB1不但要給TIM2-TIM5提供時鐘，還要爲其他的外設提供時鐘；設置這個倍頻器可以保證在其他外設使用較低時鐘頻率時，TIM2-TIM5仍然可以得到較高的時鐘頻率。
2.2 計數器模式
TIM2-TIM5可以由向上計數、向下計數、向上向下雙向計數。向上計數模式中，計數器從0計數到自動加載值(TIMx_ARR計數器內容)，然後重新從0開始計數並且產生一個計數器溢出事件。在向下模式中，計數器從自動裝入的值(TIMx_ARR)開始向下計數到0，然後從自動裝入的值重新開始，併產生一個計數器向下溢出事件。而中央對齊模式（向上/向下計數）是計數器從0開始計數到自動裝入的值-1，產生一個計數器溢出事件，然後向下計數到1並且產生一個計數器溢出事件；然後再從0開始重新計數。
2.3 編程步驟
1. 配置系統時鐘；
2. 配置NVIC；
3. 配置GPIO；
4. 配置TIMER；
其中，前3項在前面的筆記中已經給出，在此就不再贅述了。第4項配置TIMER有如下配置：
（1） 利用TIM_DeInit()函數將Timer設置爲默認缺省值；
（2） TIM_InternalClockConfig()選擇TIMx來設置內部時鐘源；
（3） TIM_Perscaler來設置預分頻係數；
（4） TIM_ClockDivision來設置時鐘分割；
（5） TIM_CounterMode來設置計數器模式；
（6） TIM_Period來設置自動裝入的值
（7） TIM_ARRPerloadConfig()來設置是否使用預裝載緩衝器
（8） TIM_ITConfig()來開啓TIMx的中斷
其中（3）-（6）步驟中的參數由TIM_TimerBaseInitTypeDef結構體給出。步驟（3）中的預分頻係數用來確定TIMx所使用的時鐘頻率，具體計算方法爲：CK_INT/(TIM_Perscaler+1)。CK_INT是內部時鐘源的頻率，是根據2.1中所描述的APB1的倍頻器送出的時鐘，TIM_Perscaler是用戶設定的預分頻係數，其值範圍是從0 – 65535。
步驟（4）中的時鐘分割定義的是在定時器時鐘頻率(CK_INT)與數字濾波器(ETR,TIx)使用的採樣頻率之間的分頻比例。TIM_ClockDivision的參數如下表：
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TIM_ClockDivision |
描述 |
二進制值 |
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TIM_CKD_DIV1 |
tDTS = Tck_tim |
0x00 |
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TIM_CKD_DIV2 |
tDTS = 2 * Tck_tim |
0x01 |
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TIM_CKD_DIV4 |
tDTS = 4 * Tck_tim |
0x10 |
數字濾波器(ETR,TIx)是爲了將ETR進來的分頻後的信號濾波，保證通過信號頻率不超過某個限定。
步驟（7）中需要禁止使用預裝載緩衝器。當預裝載緩衝器被禁止時，寫入自動裝入的值(TIMx_ARR)的數值會直接傳送到對應的影子寄存器；如果使能預加載寄存器，則寫入ARR的數值會在更新事件時，纔會從預加載寄存器傳送到對應的影子寄存器。
ARM中，有的邏輯寄存器在物理上對應2個寄存器，一個是程序員可以寫入或讀出的寄存器，稱爲preload register(預裝載寄存器)，另一個是程序員看不見的、但在操作中真正起作用的寄存器，稱爲shadow register(影子寄存器)；設計preload register和shadow register的好處是，所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一個時間(發生更新事件時)被更新爲所對應的preload register的內容，這樣可以保證多個通道的操作能夠準確地同步。如果沒有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即軟件更新preload register時，同時更新了shadow register，因爲軟件不可能在一個相同的時刻同時更新多個寄存器，結果造成多個通道的時序不能同步，如果再加上其它因素(例如中斷)，多個通道的時序關係有可能是不可預知的。
3. 程序源代碼
本例實現的是通過TIM2的定時功能，使得LED燈按照1s的時間間隔來閃爍
#include "stm32f10x_lib.h"
void RCC_cfg();
void TIMER_cfg();
void NVIC_cfg();
void GPIO_cfg();
int main()
{
RCC_cfg();
NVIC_cfg();
GPIO_cfg();
TIMER_cfg();
//開啓定時器2
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
while(1);
}
void RCC_cfg()
{
//定義錯誤狀態變量
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
//將RCC寄存器重新設置爲默認值
RCC_DeInit();
//打開外部高速時鐘晶振
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
//等待外部高速時鐘晶振工作
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
//設置AHB時鐘(HCLK)爲系統時鐘
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
//設置高速AHB時鐘(APB2)爲HCLK時鐘
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
//設置低速AHB時鐘(APB1)爲HCLK的2分頻
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
//設置FLASH代碼延時
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
//使能預取指緩存
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
//設置PLL時鐘，爲HSE的9倍頻 8MHz * 9 = 72MHz
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
//使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
//等待PLL準備就緒
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
//設置PLL爲系統時鐘源
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//判斷PLL是否是系統時鐘
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
}
//允許TIM2的時鐘
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
//允許GPIO的時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
}
void TIMER_cfg()
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
//重新將Timer設置爲缺省值
TIM_DeInit(TIM2);
//採用內部時鐘給TIM2提供時鐘源
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
//預分頻係數爲36000-1，這樣計數器時鐘爲72MHz/36000 = 2kHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000 - 1;
//設置時鐘分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
//設置計數器模式爲向上計數模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
//設置計數溢出大小，每計2000個數就產生一個更新事件
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 2000 - 1;
//將配置應用到TIM2中
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
//清除溢出中斷標誌
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
//禁止ARR預裝載緩衝器
TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);
//開啓TIM2的中斷
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
}
void NVIC_cfg()
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//選擇中斷分組1
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
//選擇TIM2的中斷通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;
//搶佔式中斷優先級設置爲0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
//響應式中斷優先級設置爲0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
//使能中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void GPIO_cfg()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //選擇引腳5
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //輸出頻率最大50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //帶上拉電阻輸出
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
在stm32f10x_it.c中，我們找到函數TIM2_IRQHandler()，並向其中添加代碼
void TIM2_IRQHandler(void)
{
u8 ReadValue;
//檢測是否發生溢出更新事件
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
//清除TIM2的中斷待處理位
TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_FLAG_Update);
//將PB.5管腳輸出數值寫入ReadValue
ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5);
if(ReadValue == 0)
{
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
}
else
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
}
}
}