stm32学习笔记——TIM定时中断

一、TIM 定时中断的基本概念

TIM 定时中断是嵌入式系统中一种重要的功能，它基于定时器（TIM）实现。定时器可以对内部时钟或外部事件进行计数，当计数值达到预设的阈值时，会触发一个中断信号。这个中断信号会使 CPU 暂停当前正在执行的主程序，转而执行预先编写好的中断服务程序（ISR），执行完中断服务程序后，CPU 再返回到主程序继续执行。

TIM 定时中断的核心在于 “定时”，它可以实现精确的时间控制，为系统提供周期性的处理机制，广泛应用于需要定时执行任务的场景，如数据采集、信号生成、通信协议实现等。

说白了就是个秒表

二、TIM 定时中断的工作原理

（一）定时器的基本结构

定时器通常由计数器、预分频器、自动重载寄存器和比较寄存器等组成。

• 计数器：是定时器的核心部件，它按照一定的时钟频率进行计数，可以向上计数（从 0 开始递增）、向下计数（从预设值开始递减）或中心对齐计数（先向上计数到预设值，再向下计数到 0）。
• 预分频器：用于对输入时钟进行分频，降低计数器的计数频率，从而扩展定时器的定时范围。例如，系统时钟为 72MHz，如果预分频器设置为 72，则计数器的计数频率为 1MHz，即每个计数周期为 1 微秒。
• 自动重载寄存器：存储计数器的上限值或下限值。当计数器的值达到自动重载寄存器的值时，会产生溢出事件，触发中断。
• 比较寄存器：用于比较功能，当计数器的值与比较寄存器的值相等时，可以触发相应的事件，如输出 PWM 信号。

（二）时基单元的配置

时基单元是定时器的基础配置部分，主要包括以下参数：

• 预分频系数（PSC）：决定了输入时钟的分频倍数，计算公式为：实际计数频率 = 输入时钟频率 / (预分频系数 + 1)。
• 自动重载值（ARR）：决定了计数器的计数范围，当计数器的值达到自动重载值时，会产生溢出事件。
• 计数模式：包括向上计数、向下计数和中心对齐计数三种模式。
• 时钟源：可以选择内部时钟、外部时钟或其他定时器的触发信号作为时钟源。

通过合理配置这些参数，可以精确控制定时器的溢出时间，计算公式为：定时时间 = (预分频系数 + 1) × (自动重载值 + 1) / 输入时钟频率。

（三）中断的产生与处理流程

1. 当计数器的值达到自动重载值时，会产生溢出事件，此时定时器会设置相应的中断标志位（如更新标志位）。
2. 如果定时器的中断使能位被设置为允许，则会向 NVIC（嵌套向量中断控制器）发送中断请求。
3. NVIC 根据中断优先级对中断请求进行处理，如果该中断的优先级高于当前正在执行的任务，则会暂停当前任务，转而执行该中断的服务程序。
4. 中断服务程序执行完毕后，会返回到主程序被暂停的位置继续执行。

三、TIM 定时中断的配置步骤

（一）使能定时器时钟

在使用定时器之前，需要先使能相应的定时器时钟。不同的定时器挂载在不同的总线上，例如 STM32 的 TIM1 - TIM8 挂载在 APB2 总线上，TIM9 - TIM14 挂载在 APB1 总线上。通过 RCC（复位和时钟控制）寄存器来使能定时器时钟。

（二）配置定时器基本参数

1. 定义一个 TIM_TimeBaseInitTypeDef 结构体变量，用于存储定时器的基本配置参数。
2. 设置预分频系数（PSC）、自动重载值（ARR）、计数模式等参数。
3. 调用 TIM_TimeBaseInit 函数，将配置参数写入定时器的寄存器中。

（三）配置中断优先级

1. 使用 NVIC_PriorityGroupConfig 函数设置中断优先级分组。
2. 定义一个 NVIC_InitTypeDef 结构体变量，用于存储中断优先级配置参数。
3. 设置中断通道、抢占优先级和子优先级。
4. 调用 NVIC_Init 函数，将配置参数写入 NVIC 寄存器中。

（四）使能定时器中断

调用 TIM_ITConfig 函数，使能定时器的中断功能，选择要使能的中断源，如更新中断（TIM_IT_Update）。

（五）启动定时器

调用 TIM_Cmd 函数，启动定时器，使定时器开始计数。

四、TIM 定时中断的实例分析

（一）定时器外部时钟

定时器外部时钟

timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void Timer_Init(void){
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,TIM_ExtTRGPSC_OFF,TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10-1 ;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

uint16_t Timer_GetCounter(void){
	return TIM_GetCounter(TIM2);
}
/*
void TIM2_IRQHandler(void){
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET) {
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}
*/

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"


uint16_t Num;
int main(void)
{
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"Num:");
	OLED_ShowString(2,1,"CNT:");
	
	
	while(1){
		OLED_ShowNum(1,5,Num,5);
		OLED_ShowNum(2,5,Timer_GetCounter(),5);
	}
}

void TIM2_IRQHandler(void){
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET) {
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

 这个项目可以实现一个红外传感器计数的功能。

（二） 定时器定时中断

跟刚才那个非常像

timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void Timer_Init(void){
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000-1 ;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}
/*
void TIM2_IRQHandler(void){
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET) {
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}
*/

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"


uint16_t Num;
int main(void)
{
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"Num:");
	
	
	
	while(1){
		OLED_ShowNum(1,5,Num,5);
		OLED_ShowNum(2,5,TIM_GetCounter(TIM2),5);
	}
}

void TIM2_IRQHandler(void){
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET) {
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

这个就是很单纯的时钟秒表功能了。