CKS32F4xx系列產(chǎn)品的定時器使用-基本特征和定時操作

這一課我們將介紹CKS32F4XX系列產(chǎn)品的定時器使用，CKS32F4XX的定時器功能十分強(qiáng)大，包含2個高級控制定時器，8個普通定時器，2個基礎(chǔ)定時器，以及兩個看門狗定時器和一個系統(tǒng)定時器，總共15個定時器之多。關(guān)于定時器部分內(nèi)容的講解我們將分3個部分展開，本節(jié)將介紹定時器的基本特征和定時操作。

1、計(jì)數(shù)器分辨率：指定時器一個計(jì)數(shù)周期，例如同樣是84Mhz的工作時鐘，

對于TIM2，其分辨率的范圍為：1*(1000ns/ 84)~(2^32)*(1000ns/84);

對于TIM3,其分辨率的范圍為：1*(1000ns/84)~(2^16)*(1000ns/84)。

2、計(jì)數(shù)器類型：這個參數(shù)按照計(jì)數(shù)的方向來劃分：

向上計(jì)數(shù)指的是從0開始到1,2...直到自己設(shè)置的計(jì)數(shù)上限值N，達(dá)到后再次從0開始計(jì)數(shù)，周而復(fù)始；

向下計(jì)數(shù)指的是從設(shè)置的計(jì)數(shù)上限值N開始到N-1，N-2,...直到0，達(dá)到后再次從N開始計(jì)數(shù)，周而復(fù)始；向上向下計(jì)數(shù)指的是從0,1,2...N，然后再從N，N-1,N-2...0，周而復(fù)始。

3、預(yù)分頻系數(shù)：可以通過設(shè)置該系數(shù)來配置時基，如定時器工作在84Mhz下，配置不分頻則一個計(jì)數(shù)時基為11.9ns,配置成2分頻則一個計(jì)數(shù)時基為23.8ns。

4、產(chǎn)生DMA請求：定時器的更新會發(fā)出DMA請求，這是因?yàn)樵贒MA通道中為Timer預(yù)留了一個通道。

5、捕獲比較通道：捕獲就是定時器可以捕捉到通道的上升沿或者下降沿信號，比較就是定時器可以將計(jì)數(shù)器的值和裝載值做比較，關(guān)于這部分將會在下后續(xù)章節(jié)展開。

6、互補(bǔ)輸出：互補(bǔ)輸出指的是輸出的兩個通道兩個波形完全相反，通常運(yùn)用在橋式電路中的互補(bǔ)PWM輸出，這一部分將在后續(xù)章節(jié)展開。

7、最大接口時鐘和最大工作時鐘：定時器的時鐘來源是APB，通過APB預(yù)分頻器的配置，最大工作時鐘可以是PCLKx的兩倍。

CKS32F4XX定時器的定時操作

定時器的定時操作原理其實(shí)很簡單，就像家里用的微波爐一樣，需要加熱食物時，先設(shè)定一個加熱時間，然后按下開關(guān)，開始計(jì)時，當(dāng)達(dá)到我們設(shè)置的定時時間以后，微波爐就會停止工作，并會有一個聲音提示我們，定時時間到了。當(dāng)然，在完成定時操作之前，必須要對Timer進(jìn)行一些配置，下面我們以timer3為例，為大家演示。

1、Timer3時鐘使能

TIM3時鐘來自于APB1域，我們通過APB1總線下的時鐘使能函數(shù)來使能TIM3的時鐘。調(diào)用的函數(shù)是：

//>>使能 TIM3 時鐘
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);typedefstruct

2、定時器參數(shù)初始化

在庫函數(shù)中定時器的初始化通過TIM_TimeBaseInit實(shí)現(xiàn)的：

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef  *TIMx, 
TIM_TimeBaseInitTypeDef  * TIM_TimeBaseInitStruct);

?參數(shù)結(jié)構(gòu)體指針，結(jié)構(gòu)體類型為TIM_TimeBaseInitTypeDef，下面是結(jié)構(gòu)體的定義：

typedef struct
{ 
uint16_t TIM_Prescaler; 
uint16_t TIM_CounterMode; 
uint16_t TIM_Period; 
uint16_t TIM_ClockDivision; 
uint8_t TIM_RepetitionCounter; 
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;typedefstruct

這個結(jié)構(gòu)體一共有5個成員變量，要說明的是，對于通用定時器只有前面四個參數(shù)有用，最后參數(shù)TIM_RepetitionCounter是高級定時器才有用的，后續(xù)章節(jié)會詳解，在此不贅述。

第一個參數(shù)TIM_Prescaler是用來設(shè)置分頻系數(shù)的，對應(yīng)上表中的預(yù)分頻系數(shù)。

第二個參數(shù)TIM_CounterMode是用來設(shè)置計(jì)數(shù)方式，如上表所述，可以設(shè)置為向上計(jì)數(shù)，向下計(jì)數(shù)方式還有向上向下計(jì)數(shù)（中央對齊計(jì)數(shù)）方式，比較常用的是向上計(jì)數(shù)TIM_CounterMode_Up和向下計(jì)數(shù) TIM_CounterMode_Down。

第三個參數(shù)是設(shè)置自動重載計(jì)數(shù)周期值，可以通俗的理解成要定時的次數(shù)，這個是根據(jù)定時時間和時基做除法換算得到的，比如定時器現(xiàn)在計(jì)數(shù)1次，時間經(jīng)過了250ns，要定時100us,那自動重載計(jì)數(shù)周期值為400。

第四個參數(shù)是用來設(shè)置時鐘分頻因子,這個參數(shù)與定時器的其他功能有密切，本節(jié)操作先按照TIM_CKD_DIV1來配置（不分頻）。

針對TIM3初始化范例代碼格式：

TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=5000;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=7199;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);

3、設(shè)置TIM3_DIER允許更新中斷

因?yàn)槲覀円_(dá)到定時時間到后有一個到時提醒的效果，這就需要用到TIM3的更新中斷，在庫函數(shù)里面定時器中斷使能是通過TIM_ITConfig函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的：

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

第一個參數(shù)是選擇定時器號，取值為 TIM1~TIM17。

第二個參數(shù)非常關(guān)鍵，是用來指明我們使能的定時器中斷的類型，定時器中斷的類型有很多種，包括更新中斷TIM_IT_Update，觸發(fā)中斷TIM_IT_Trigger，以及輸入捕獲中斷等等。

第三個參數(shù)就很簡單了，就是失能還是使能。

例如我們要使能TIM3的更新中斷，格式為：

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE );

4、TIM3中斷優(yōu)先級設(shè)置

在定時器中斷使能之后，因?yàn)橐a(chǎn)生中斷，必不可少的要設(shè)置NVIC（向量中斷控制器）來設(shè)置中斷優(yōu)先級。關(guān)于NVIC_Init函數(shù)實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級的設(shè)置請到NVIC章節(jié)參考，這里就不重復(fù)講解。

5、使能TIM3

配置好定時器后，不要忘記開啟定時器，就像按下微波爐的開關(guān)一樣，定時器才會進(jìn)入工作狀態(tài)，在固件庫里面使能定時器的函數(shù)是通過TIM_Cmd函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

這個函數(shù)非常簡單，比如我們要使能定時器3，方法為：

//>>使能 TIMx 外設(shè) 
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

6、編寫中斷服務(wù)函數(shù)

最后，要編寫定時器中斷服務(wù)函數(shù)，類似于聽到微波爐結(jié)束工作的聲音后，我們需要進(jìn)行把加熱的食物取出或者繼續(xù)加熱等操作，通過該函數(shù)來處理定時器產(chǎn)生的相關(guān)中斷。在中斷產(chǎn)生后，通過狀態(tài)寄存器的值來判斷此次產(chǎn)生的中斷屬于什么類型。然后執(zhí)行相關(guān)的操作，我們這里使用的是更新（溢出）中斷，在處理完中斷之后應(yīng)，該向TIM3_SR的最低位寫0，來清除該中斷標(biāo)志，在固件庫函數(shù)里面，用來讀取中斷狀態(tài)寄存器的值判斷中斷類型的函數(shù)是：ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)

該函數(shù)的作用是，判斷定時器TIMx的中斷類型 TIM_IT是否發(fā)生中斷。比如，我們要判斷定時器3 是否發(fā)生更新（溢出）中斷，方法為：

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

固件庫中清除中斷標(biāo)志位的函數(shù)是：

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

該函數(shù)的作用是，清除定時器TIMx的中斷TIM_IT 標(biāo)志位。使用起來非常簡單，比如我們在TIM3的溢出中斷發(fā)生后，我們要清除中斷標(biāo)志位，方法是：

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );

這里需要說明一下，固件庫還提供了兩個函數(shù)用來判斷定時器狀態(tài)以及清除定時器狀態(tài)標(biāo)

志位的函數(shù)TIM_GetFlagStatus 和TIM_ClearFlag，他們的作用和前面兩個函數(shù)的作用類似。只 是在TIM_GetITStatus函數(shù)中會先判斷這種中斷是否使能，使能了才去判斷中斷標(biāo)志位，而TIM_GetFlagStatus 直接用來判斷狀態(tài)標(biāo)志位。通過以上幾個步驟，我們就可以達(dá)到我們的目的了，使用通用定時器的更新中斷，來實(shí)現(xiàn)定時并產(chǎn)生定時中斷信號。

代碼實(shí)例

/**通用定時器3中斷初始化

>>arr：自動重裝值。psc：時鐘預(yù)分頻數(shù)

>>定時器溢出時間計(jì)算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.

>>Ft=定時器工作頻率,單位:Mhz

這里使用的是定時器3**/

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc) 
{ 
TIM_TimeBaseInitTypeDef   TIM_TimeBaseInitStructure; 
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
//>> ①使能 TIM3 時鐘 
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); 
//>>自動重裝載值 
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
//>>定時器分頻 
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc; 
//>>向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
// ②初始化定時器 TIM3
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);
//③允許定時器 3 更新中斷 
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); 
//定時器 3 中斷  
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; 
//搶占優(yōu)先級 1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01;  
//響應(yīng)優(yōu)先級 3 
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE; 
// ④初始化 NVIC 
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//⑤使能定時器 3
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);  
} 
//⑥定時器 3 中斷服務(wù)函數(shù) 
void TIM3_IRQHandler(void) 
{ 
//>>溢出中斷 
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) 
{ 
} 
//>>清除中斷標(biāo)志位 
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
}

這里列出了一個中斷服務(wù)函數(shù)和一個定時器3中斷初始化函數(shù)，中斷服務(wù)函數(shù)中，在每次中斷后，判斷 TIM3的中斷類型，如果中斷類型正確，則執(zhí)行自己需要執(zhí)行的操作并清除中斷標(biāo)志，TIM3_Int_Init 函數(shù)就是執(zhí)行我們上面介紹的那5個步驟，使得 TIM3開始工作，并開啟中斷。這里我們分別用標(biāo)號①~⑤來標(biāo)注定時器初始化的五個步驟。該函數(shù)的2 個參數(shù)用來設(shè)置TIM3的溢出時間。假設(shè)系統(tǒng)初始化 SystemInit函數(shù)里面已經(jīng)初始化APB1的時鐘為 4分頻，所以APB1的時鐘為42M，這也是timer3的最大接口時鐘，而從CKS32F4的內(nèi)部時鐘樹圖得知：當(dāng)APB1的時鐘分頻數(shù)為1的時候，TIM2~7以及TIM12~14的時鐘為APB1的時鐘，而如果APB1的時鐘分頻數(shù)不為1，那么TIM2~7以及TIM12~14的時鐘頻率將為APB1時鐘的兩倍。因此，TIM3的時鐘為84M，再根據(jù)我們設(shè)計(jì)的arr和psc的值，就可以計(jì)算中斷時間了。計(jì)算公式如下：

Tout=((arr+1)*(psc+1))/Tclk；

其中：

Tclk：TIM3的輸入時鐘頻率（單位為Mhz）。

Tout：TIM3溢出時間（單位為us）。

本節(jié)我們介紹了CKS32F4XX各定時器概況，以及如何設(shè)置最基礎(chǔ)的定時功能，包括開啟定時器的時鐘，配置定時器的時基，定時次數(shù)以及計(jì)數(shù)的方向等，此外定時器其他的功能如輸入捕獲，比較輸出和PWM輸出等功能將會在后續(xù)章節(jié)展開。

審核編輯：湯梓紅