STM32定時器基本計(jì)數(shù)原理解析

概述

STM32的TIM定時器分為三類：基本定時器、通用定時器和高級定時器。從分類來看就知道STM32的定時器功能是非常強(qiáng)大的，但是，功能強(qiáng)大了，軟件配置定時器就相對復(fù)雜多了。很多初學(xué)者甚至工作了一段時間的人都不知道STM32最基本的計(jì)數(shù)原理。

雖然STM32定時器功能強(qiáng)大，也分了三類，但他們最基本的計(jì)數(shù)部分原理都是一樣的，也就是我們常常使用的延時（或定時）多少us、ms等。

接下來我會講述關(guān)于STM32最基本的計(jì)數(shù)原理，詳細(xì)講述如何做到（配置）計(jì)數(shù)1us的延時，并提供實(shí)例代碼供大家參考學(xué)習(xí)。

TIM計(jì)數(shù)原理描述

定時器可以簡單的理解為：由計(jì)數(shù)時鐘（系統(tǒng)時鐘或外部時鐘）一個一個計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)至我們設(shè)定的值，這個時候產(chǎn)生一個事件，告訴我們計(jì)數(shù)到了。

上面簡單的描述懂了之后就是需要理解它們每一步驟的細(xì)節(jié)，比如：提供的時鐘頻率是多少、分頻是多少等。

基本TIM框圖：

通用TIM框圖：

上面兩圖截取“STM32F4x5、x7參考手冊”建議下載手冊參看。

從上面兩個TIM框圖可以看得出來，通用TIM是包含了基本TIM的功能。也可以說基本定時器是定時器最基本的計(jì)數(shù)部分，我們該文主要就是圍繞這部分來講述，后續(xù)會其他更通用、高級的功能給大家講述。

重要的幾個參數(shù)（信息）：

1.CK_INT時鐘：一般由RCC提供（注意：其頻率大部分都是系統(tǒng)時鐘的一半，在程序中有一個除2的部分，詳情請見RCC部分）。

2.CK_PSC時鐘預(yù)分頻：也就是對CK_INT分頻。這個值范圍：0 - 65535范圍都可以，最好能被CK_INT除盡，這樣才方便計(jì)算時鐘。

3.ARR重載值：這個值相當(dāng)于是我們設(shè)定需要計(jì)數(shù)的值，也就是說計(jì)數(shù)到這個設(shè)定值就會產(chǎn)生一個事件。

綜上：CK_INT和CK_PSC確定計(jì)數(shù)的時鐘頻率（1秒計(jì)多少數(shù)），ARR是設(shè)定的計(jì)數(shù)值。最基本的延時（或定時）就由以上三個參數(shù)計(jì)算而來。

基本延時源代碼分析

筆者以F4標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（同時也建議初學(xué)者使用官方的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫）為建立的工程，主要以庫的方式來講述。

考慮大家到以后肯定使用定時器更多功能，筆者提供的軟件工程實(shí)例是通用定時TIM4。其實(shí)，將工程中TIM4改為TIM6（基本定時器）一樣可以運(yùn)行的。

1.RCC時鐘

該函數(shù)位于bsp.c文件下面；

重點(diǎn)注意：

A.外設(shè)RCC時鐘的配置要在其外設(shè)初始化的前面；

B.匹配對應(yīng)時鐘。

比如：RCC_APB2外設(shè)不要配置在RCC_APB1時鐘里面

【如：RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1， ENABLE）;這樣能編譯通過，但這是錯誤的代碼】

2.TIM配置

該函數(shù)位于timer.c文件下面；

該函數(shù)就是配置定時器基本計(jì)數(shù)的函數(shù)；

配置為1us的基準(zhǔn)：

A.1秒鐘計(jì)數(shù)42M次個脈沖

“TIM基本延時”實(shí)例工程中：CK_INT = 84M時鐘（SystemCoreClock/2）

“TIM基本延時”實(shí)例工程：CK_PSC =84M/42M - 1 = 1 即2分頻；

至于為什么要減1？

初學(xué)者可以理解為“CK_PSC = 0”時不分頻（即1分頻）；“CK_PSC = 1”時為2分頻。

#define TIM4_COUNTER_CLOCK 42000000

#defineTIM4_PRESCALER_VALUE （SystemCoreClock/2/TIM4_COUNTER_CLOCK - 1）

B.1秒鐘計(jì)數(shù)1M次個周期

#define TIM4_PERIOD_TIMING （42 - 1）

即ARR重載值；

由上面“A”得出“1秒鐘計(jì)數(shù)42M次個脈沖”，則記滿42個脈沖數(shù)需要1us（也就是1秒鐘計(jì)數(shù)1M次個周期）。

3.us（微妙）延時函數(shù)

該函數(shù)位于timer.c文件下面；

上圖一個while循環(huán)就是1us的時間；上面的一些工作就是配置定時器工作一個周期的時間為1us，這里延時N微妙就應(yīng)該很好理解了； 其實(shí)還有一個函數(shù)延時N毫秒，很簡單，不描述。

定時中斷（拓展）

“定時中斷”功能是基于前面基礎(chǔ)上進(jìn)行了一個拓展，增加了計(jì)數(shù)周期就中斷的功能。

筆者單獨(dú)提供了一個實(shí)例：定時1ms中斷一次（兩工程區(qū)別在于時間不是1us，1us中斷一次時間太短）；

在軟件上主要就是增加開啟TIM中斷、配置NVIC、添加TIM中斷函數(shù)；

1.使能TIM中斷

該函數(shù)位于（定時中斷工程）timer.c文件下面；

功能：使能TIM中斷。

2.配置NVIC中斷控制器

該函數(shù)位于（定時中斷工程）bsp.c文件下面；

功能：配置TIM中斷控制。

3.中斷函數(shù)

該函數(shù)位于（定時中斷工程）stm32f4xx_it.c文件下面；

功能：定時周期到進(jìn)入該中斷函數(shù)。其中有一個計(jì)數(shù)減，相當(dāng)于我們延時工程中while延時N的值。