STM32F4 TIM(外设定时器)

TIM概述

  外设定时器除了和系统定时器一样具有基本定时功能外，还具有PWM（Pulse width modulation）输出的功能，stm32f4的外设定时器非常多，一 共有14个，分为2个高级控制定时器、10 个通用定时器 和 2 个基本定时器：
    1.高级控制定时器（TIM1和TIM8），挂载到APB2：具有16位定时器功能，具有4通道、输入捕获、PWM输出高级控制功能；
    2.通用定时器（TIM2到TIM5），挂载到APB1：具有16或32位定时功能，具有4通道、输入捕获、PWM输出控制功能；
      通用定时器（TIM9到TIM14），挂载到AP1或APB2：具有16位定时功能，具有2通道、输入捕获、PWM输出控制功能；
    3.基本定时器（TIM6和TIM7），挂载到APB1：具有16位定时功能。

定时计算

  对于TIM的外设定时器的时钟频率，需要注意参考手册RCC章节中如下两句话

STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的定时器时钟频率由硬件自动设置。分为两种
情况：
1. 如果APB预分频器为1，定时器时钟频率等于APB域的频率。
2. 否则，等于APB域的频率的两倍 (×2)。

  而在函数SetSysClock中可以看到，APB1=1/4 x AHB，APB2=1/2 x AHB，也就是挂载在APB下的TIM，其时钟频率为对应的APB时钟频率的两倍，而外设TIM也不会对所得到时钟频率进行再次分频才使用，而是直接使用。但是在使用PWM输出/比较或定时功能时需要使用预分频器对其分频，从TIM的框图中可以看出:

实验程序1

  通过原理图发现LED4的引脚连接了TIM14的通道1，便可以通过TIM14通道1实现呼吸灯。
led.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "common.h"
#include "led.h"

void breathinglight_init()
{
        GPIO_InitTypeDef 	GPIO_InitStructure ;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;        
	//初始化对应端口的引脚 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = LED_PIN_4;//指定第9根引脚 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF ;//配置为复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz ;//配置引脚的响应时间=1/50MHz 
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP ;//推挽的输出模式，增加输出电流和灌电流的能力
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL ;//不使能内部上下拉电阻
	GPIO_Init(LED_PORT2,&GPIO_InitStructure);
	
	//将LED4的引脚连接到TIM14
	GPIO_PinAFConfig(LED_PORT2, LED4_PinSource, GPIO_AF_TIM14);

	//配置TIM14的相关参数：计数值（决定定时时间）、分频值
	//TIM14的硬件时钟频率=AHBCLK/4*2=APB1CLK*2=84000000Hz
        //设置预分频器为8400：84000000/8400
	//只要进行10000次计数，就是1秒时间的到达，也就是1Hz的频率输出
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000/200-1;//如：计数值10000/100-1,决定了输出频率为100Hz,计数值为10000/50-1,频率为50Hz
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400-1;//预分频，也就是第一次分频，当前8400分频，就是84MHz/8400
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;//时钟分频，也称之二次分频这个F407是不支持的，因此该参数是不会生效的
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//就是从0开始计数，然后计数到TIM_Period
	TIM_TimeBaseInit(TIM14, &TIM_TimeBaseStructure);
	
	//占空比的配置
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//工作在PWM1模式，当计时器值小于比较器设定值时则输出脚此时输出有效电位。
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//脉冲的输出开关，当前是输出脉冲
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 25;//这个值是决定了占空比，配置比较值，现在的输出占空比为50%
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//有效电平为高电平

	//TIM14的通道1配置
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);
	//使能定时器14工作
	TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);
}

led_test.c

#include "led_test.h"
#include "sys_tick.h"

void breathinglight_test()
{
	uint32_t pwm = 50;
	uint32_t flag = 0;
        while(1)
	{
		//设置TIM14的通道1比较值为20，亮度高
		if (0 == flag)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM14, pwm);//设置TIM14通道1的比较值
			pwm  = pwm  - 1;
			if (pwm <= 0)
			{
				flag = 1;
			}
		}
		delay_ms(50);
		if (1 == flag)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM14,l);
			pwm = pwm  + 1;
			if (pwm >= 50)
			{	
				flag = 0;
			}
		}
	}
}

main.c

#include "hwconf.h"
#include "led.h"
#include "led_test.h"

int main()
{
    init_board(); //初始化相关时钟
    breathinglight_init();
    breathinglight_test();
}

实验程序2

  使用TIM3的定时器中断功能实现LED4闪烁。
tim.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "tim.h"

void tim3_init()
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStruct;
	NVIC_InitTypeDef 	NVIC_InitStruct;

	TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 10000/2-1;//计数值5000-1，决定了定时时间500ms，即频率为2Hz
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 8400-1;//预分频，也就是第一次分频，当前8400分频，就是84MHz/8400
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct);
	
	//配置TIM3的中断触发方式：时间更新中断
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update , ENABLE);

	//配置TIM3的优先级
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	//使能定时器3工作
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

main.c

#include "hwconf.h"
#include "common.h"
#include "led.h"
#include "tim.h"

void main()
{
    init_board();//初始化相关时钟
    led4_init();//初始化LED4
    tim3_init();
}

void TIM3_IRQHandler(void)
{
	//检测是否超时时间到达
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		FLASH_LED4;
		//清空标志位，告诉CPU当前数据接收完毕，可以响应新的中断请求
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
	}
}

  以上的程序都是基于作者本人之前工程模板，和文件进行编写的，有需要可以参考我之前的stm32相关随笔。

总结

  1.注意区分不同类型的TIM；
  2.TIM的输出频率计数有些复杂，需要谨慎计算；
  3.注意PWM占空比的计算：假设高电平有效，比较器值/（计数器值+1）。