嵌入式课程之定时器实验

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文章目录

【实验目的】
【实验原理】
- 一、STM32的内部Sys Tick滴答定时器
- 二、STM32 通用定时器简介
【实验环境】
【实验步骤】
- 一、定义参数变量，声明函数
- 二、定时器TIM2、TIM3、TIM4、配置
- 三、任务函数注册、任务信息返回
- 四、中断函数调用任务
- 五、打开main.c
- 六、任务函数
【实验思考】
- 一、选择题
- 二、简答题

【实验目的】

1、通过子函数实现任务注册与调用，体会指针函数和结构体的实用性。
2、通过对Systick、TIM2、TIM3、TIM4定时器的配置，进入定时器中断执行任务。

【实验原理】

一、STM32的内部Sys Tick滴答定时器

在STM32芯片内部有一个简单的定时器——Sys tick timer。该定时器的时钟源可以是内部时钟，或外部时钟。所以在STM32中Sys Tick以HCLK（APB时钟）或HCLK/8作为运行时钟。

Sys Tick是一个24位的定时器，即一次最多可以计数2^24个时钟脉冲，这个脉冲计数值被保存到当前计数值寄存器SysTick->VAL中,只能向下计数，每接受到一个时钟脉冲
Sys Tick->VAL的值就向下减1,直至到0，当SysTick->VAL的值被减至到0时，由硬件自动把重载寄存器Sys Tick->LOAD中保存的数据加载到SysTick->VAL中，从新向下计数；当Sys Tick->VAL的值被减至到0时，触发异常，就可以在中断服务函数中处理定时事件。

当然，要使用Sys Tick进行以上工作必须对SysTick进行配置，它的控制配置很简单，只有三个控制位和1个标志位，都位于寄存器SysTick->CTRL寄存器中

Bit0:ENABLE
为Sys Tick timer 的使能位，此位为1的时候使能Sys Tick timer ，此位为0的时候关闭Sys Tick timer.
Bit1:TICKINT
为异常触发使能位，此位为1的时候并且Sys Tick->VAL计数至0时会触发Sys Tick异常，此位为0的时候不触发异常。
Bit2:CLKSOURCE
为Sys Tick的时钟选择位，此位为1的时候Sys Tick的时候为AHB 时钟，此位为0的时候Sys Tick时钟为AHB/8（AHB的八分频）
Bit16:COUNTFLAG
为计数为0标志位，若Sys Tick->VAL计数至0，此标志位会被置1.
定时时间计算公式：T=ticks*(1/f)，T为要定时的总时间。

Ticks是存放到到重载SysTick->LOAD寄存器中，Sys Tick timer 定时器启动每次计数到Tick个脉冲产生异常触发（中断）。1/f即为Sys Tick timer 使用的时钟源，f为该时钟源的时钟频率，当时钟源确定后为常数

SysTick->CTRL &= ~(1 << 2);

使Sys tick CTRL寄存器 Bit2 位置0 ，其他位保持不变，Bit2位为0 ，Sys Tick时钟为AHB/8（AHB的八分频）

f = AHB/8=72MHz/8 =9MHz

1/f= 1/9000000 一个时钟周期为1/f s，所以我们得到一个时钟周期为1/9us

二、STM32 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：

16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
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。
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
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。
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
由于 STM32 通用定时器比较复杂，这里我们不再多介绍，请大家直接参考《STM32 参考
手册》第 253 页，通用定时器一章。为了深入了解 STM32 的通用寄存器，下面我们先介绍一
下与我们这章的实验密切相关的几个通用定时器的寄存器。
首先是控制寄存器 1（TIMx_CR1），该寄存器的各位描述如图 13.1.1 所示：

结构体介绍
结构体TIM_OCInitTypeDef，包含了TIMx时间基数单位的配置信息

TIM_Pulse
TIM_Pulse 设置了待装入捕获比较寄存器的脉冲值。它的取值必须在 0x0000 和 0xFFFF 之间。

结构体NVIC_InitTypeDef

因版本原因可能在最新的库中通道名还减去尾部的Channel，写代码才能通过，本实验要去除尾部Channel

NVIC_IRQChannelPreemptionPriority
该参数设置了成员 NVIC_IRQChannel 中的先占优先级。
NVIC_IRQChannelSubPriority
该参数设置了成员 NVIC_IRQChannel 中的从优先级。

NVIC_IRQChannelCmd
该参数指定了在成员 NVIC_IRQChannel 中定义的 IRQ 通道被使能还是失能。这个参数取值为 ENABLE 或者 DISABLE。

结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef

RCC_ClocksTypeDef结构体

程序中使用到的函数
函数NVIC_PriorityGroupConfig 选择优先分组

函数NVIC_Init 初始化中断优先级配置参数

函数RCC_GetClocksFreq 获取系统时钟频率

函数TIM_TimeBaseInit

【实验环境】

开发环境：Windows7/8/10，32bit/64bit
开发软件：Keil
开发硬件：双轮自平衡车、ST-link

【实验步骤】

一、定义参数变量，声明函数

二、定时器TIM2、TIM3、TIM4、配置

定义结构体变量，判断定时器是否是TIM2、TIM3、TIM4不是直接返回，是否是首次初始化，
结构体参数配置

三、任务函数注册、任务信息返回

四、中断函数调用任务

五、打开main.c

六、任务函数

【实验思考】

一、选择题

题目1 下面那个表示TIM2通道1预装值失能（B）
A:TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Disable);
B: TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable);
C: TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable);
D: TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Disable);

题目2 定时器有几种计数模式（A）
A: 3 B:4 C: 5 D:6

二、简答题

题目1 定义定时器的结构体有哪些成员？成员表示的功能？

答：TIM_TimeBaseInitTypeDef 中包含5个成员变量：
TIM_Period ：该参数是用来设置自动重装寄存器的值，它的取值范围必须在0x0000和0xFFFF之间。
TIM_Prescaler ：该参数是用来设置PSC预分频器的分频系数，它的取值范围必须在0x0000和0xFFFF之间。
TIM_ClockDivision　：该参数是用来设置时钟分割
TIM_CounterMode　：该参数是用来设置计数模式的。
TIM_RepetitionCounter　：该参数使用设置重载几次数据后定时器才进入中断。