【星云 Orbit•STM32F4】14. 定时器进阶：通用定时器

【星云 Orbit•STM32F4】14. 定时器进阶：通用定时器

七律 · 定时器

通用模式精妙三，中断配置是精华。
初学成兴会自融，定时努力器必通。

博客重心在工程框架和代码思路，配置步骤，需要读者常思考，勤动手。“手把手”是高中阶段的老师喂知识模式，都大学了，换个自己想要的方式，不读高四高五了。

---

摘要

本文将配置STM32F407的通用定时器，并结合LED、蜂鸣器和按键进行实际应用。学会如何使用HAL库配置定时器，并实现按键控制定时器启动/停止，定时器触发时控制LED闪烁和蜂鸣器响起。

关键字

STM32F407、通用定时器、HAL库、LED、蜂鸣器、按键、定时器配置

1. 引言

定时器是嵌入式系统中的重要组件，常用于定时控制、PWM输出等场景。本教程将通过实际案例，展示如何配置STM32F407的通用定时器，并结合LED、蜂鸣器和按键实现交互功能。

---

2. 基础知识

定时器的基本概念

定时器是一种计数器，用于生成定时信号或测量时间间隔。STM32F407的通用定时器支持多种模式，包括：

• 上升计数模式
• 下降计数模式
• 中心对齐模式

外设功能

• LED：用于指示定时器状态
• 蜂鸣器：用于音频反馈
• 按键：用于手动控制定时器

---

3. 硬件设计

硬件电路连接

1. LED：连接到GPIOA的第5个引脚（PA5）
2. 蜂鸣器：连接到GPIOA的第6个引脚（PA6）
3. 按键：连接到GPIOC的第13个引脚（PC13）

---

4. 软件配置

文件结构

STM32F40x_Project/
├── Drivers/
│   ├── BSP/
│   │   ├── led/
│   │   │   ├── bsp_led.c
│   │   │   └── bsp_led.h
│   │   ├── buzzer/
│   │   │   ├── bsp_buzzer.c
│   │   │   └── bsp_buzzer.h
│   │   └── button/
│   │       ├── bsp_button.c
│   │       └── bsp_button.h
│   ├── Module/
│   │   └── timer/
│   │       ├── drv_timer.c
│   │       └── drv_timer.h
│   ├── CMSIS/
│   └── STM32F4xx_HAL_Driver/
└── Users/
    └── main.c

HAL库函数详解

• HAL_TIM_Init(): 初始化定时器
• HAL_TIM_Start(): 启动定时器
• HAL_TIM_Stop(): 停止定时器
• HAL_GPIO_WritePin(): 控制GPIO引脚输出
• HAL_GPIO_ReadPin(): 读取GPIO引脚输入

---

5. 模块化代码实现

drv_timer.h

#ifndef __DRV_TIMER_H
#define __DRV_TIMER_H

#include "stm32f4xx_hal.h"

void Timer_Init(void);
void Timer_Start(void);
void Timer_Stop(void);
void Timer_IRQ_Handler(void);

#endif /* __DRV_TIMER_H */

drv_timer.c

#include "drv_timer.h"

TIM_HandleTypeDef htim3;

void Timer_Init(void) {
    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 168 - 1;  // 配置分频器，假设系统时钟为168MHz
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 1000 - 1;    // 配置周期为1000个时钟周期
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    
    HAL_TIM_Init(&htim3);
    HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);
}

void Timer_Start(void) {
    HAL_TIM_Start(&htim3);
}

void Timer_Stop(void) {
    HAL_TIM_Stop(&htim3);
}

void Timer_IRQ_Handler(void) {
    HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);
}

bsp_led.h

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H

#include "stm32f4xx_hal.h"

void LED_Init(void);
void LED_On(void);
void LED_Off(void);
void LED_Toggle(void);

#endif /* __BSP_LED_H */

bsp_led.c

#include "bsp_led.h"

GPIO_HandleTypeDef hled;

void LED_Init(void) {
    hled.Instance = GPIOA;
    hled.Pin = GPIO_PIN_5;
    hled.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
    hled.Pull = GPIO_NOPULL;
    hled.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
    HAL_GPIO_Init(&hled);
}

void LED_On(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(&hled, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}

void LED_Off(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(&hled, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
}

void LED_Toggle(void) {
    HAL_GPIO_TogglePin(&hled, GPIO_PIN_5);
}

bsp_buzzer.h

#ifndef __BSP_BUZZER_H
#define __BSP_BUZZER_H

#include "stm32f4xx_hal.h"

void Buzzer_Init(void);
void Buzzer_On(void);
void Buzzer_Off(void);
void Buzzer_Toggle(void);

#endif /* __BUZZER_H */

bsp_buzzer.c

#include "bsp_buzzer.h"

GPIO_HandleTypeDef hbuzzer;

void Buzzer_Init(void) {
    hbuzzer.Instance = GPIOA;
    hbuzzer.Pin = GPIO_PIN_6;
    hbuzzer.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
    hbuzzer.Pull = GPIO_NOPULL;
    hbuzzer.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
    HAL_GPIO_Init(&hbuzzer);
}

void Buzzer_On(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(&hbuzzer, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
}

void Buzzer_Off(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(&hbuzzer, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
}

void Buzzer_Toggle(void) {
    HAL_GPIO_TogglePin(&hbuzzer, GPIO_PIN_6);
}

bsp_button.h

#ifndef __BSP_BUTTON_H
#define __BSP_BUTTON_H

#include "stm32f4xx_hal.h"

void Button_Init(void);
uint8_t Button_GetState(void);

#endif /* __BUTTON_H */

bsp_button.c

#include "bsp_button.h"

GPIO_HandleTypeDef hbutton;

void Button_Init(void) {
    hbutton.Instance = GPIOC;
    hbutton.Pin = GPIO_PIN_13;
    hbutton.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    hbutton.Pull = GPIO_NOPULL;
    hbutton.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
    HAL_GPIO_Init(&hbutton);
}

uint8_t Button_GetState(void) {
    return HAL_GPIO_ReadPin(&hbutton, GPIO_PIN_13);
}

main.c

#include "./drv/drv_timer.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./buzzer/bsp_buzzer.h"
#include "./button/bsp_button.h"

int main(void) {
    // 初始化外设
    LED_Init();
    Buzzer_Init();
    Button_Init();
    Timer_Init();
    
    // 默认停止定时器
    Timer_Stop();
    LED_Off();
    Buzzer_Off();
    
    while (1) {
        // 按键按下时启动定时器
        if (Button_GetState() == 1) {
            Timer_Start();
            LED_On();
        }
        
        // 按键释放时停止定时器
        if (Button_GetState() == 0) {
            Timer_Stop();
            LED_Off();
        }
        
        // 定时器中断触发时，蜂鸣器响起
        if (TIM3->SR & TIM_SR_UIF) {
            Buzzer_Toggle();
            TIM3->SR &= ~TIM_SR_UIF;
        }
    }
}

---

使用示例

1. 硬件连接：

   • LED连接到PA5
   • 蜂鸣器连接到PA6
   • 按键连接到PC13

2. 软件配置：

   • 在Keil中创建新项目
   • 添加所有源文件和头文件
   • 配置系统时钟为168MHz
   • 编译并下载程序

3. 功能测试：

   • 按下按键，观察LED点亮
   • 定时器触发时，蜂鸣器响起
   • 松开按键，定时器停止，LED熄灭

---

7. 流程图

按键按下

定时器触发

按键释放

启动定时器

初始化外设

配置定时器

按键检测

蜂鸣器响起

停止定时器

End

---

总结

通过本教程，您学会了如何配置STM32F407的通用定时器，并结合LED、蜂鸣器和按键实现交互功能。这种模块化的代码结构使得代码易于维护和扩展，您可以根据需要添加更多功能模块。

希望这个对您有所帮助！如果有任何问题，请随时告诉我。