RT-Thread 设备驱动-硬件定时器浅析与使用

RT-Thread 4.0.0

访问硬件定时器设备

应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问硬件定时器设备，相关接口如下所示：

函数	描述
rt_device_find()	查找定时器设备
rt_device_open()	以读写方式打开定时器设备
rt_device_set_rx_indicate()	设置超时回调函数
rt_device_control()	控制定时器设备，可以设置定时模式（单次/周期）/计数频率，或者停止定时器
rt_device_write()	设置定时器超时值，定时器随即启动
rt_device_read()	获取定时器当前值
rt_device_close()	关闭定时器设备

RT-Thread 提供的 I/O 设备硬件定时器，示例仅提供最通用简单的定时功能，其他定时器高级功能需自行在control中添加；

下面对基于CubeMX、Hal库的BSP的硬件定时器的使用做简单描述。

配置CubeMX

配置之后生成代码，

在 stm32f4xx_hal_conf.h 中 会实现 hal模块驱动

#define HAL_TIM_MODULE_ENABLED

修改工程目录下的 Kconfig

 在 Kconfig 中添加对 TIM的支持

    menuconfig BSP_USING_TIM
        bool "Enable Hardware TIM"
        default n
        select RT_USING_HWTIMER
        if BSP_USING_TIM
            config BSP_USING_TIM1
                bool "Enable TIM1"
                default n
            
            config BSP_USING_TIM2
                bool "Enable TIM2"
                default n
            
            config BSP_USING_TIM3
                bool "Enable TIM3"
                default n
            
            config BSP_USING_TIM4
                bool "Enable TIM4"
                default n
            
            config BSP_USING_TIM5
                bool "Enable TIM5"
                default n
            
            config BSP_USING_TIM6
                bool "Enable TIM6"
                default n

然后使用Env工具 menuconfig 中使能 TIM3、TIM4

 

然后 scons --target=mdk5

用keil打开工程后在 tim_config.h 中 添加 TIM3、TIM4的配置

#ifdef BSP_USING_TIM3
#ifndef TIM3_CONFIG
#define TIM3_CONFIG                                        
    {                                                       
       .tim_handle.Instance     = TIM3,                    
       .tim_irqn                = TIM3_IRQn,  
       .name                    = "timer3",                
    }
#endif /* TIM3_CONFIG */
#endif /* BSP_USING_TIM3 */

#ifdef BSP_USING_TIM4
#ifndef TIM4_CONFIG
#define TIM4_CONFIG                                        
    {                                                       
       .tim_handle.Instance     = TIM4,                    
       .tim_irqn                = TIM4_IRQn,  
       .name                    = "timer4",                
    }
#endif /* TIM4_CONFIG */
#endif /* BSP_USING_TIM4 */    

然后就可以在应用中直接操作设备名为 "timer3" 和 "timer4" 的设备了。

 设备驱动分析

定时器设备 I/O 实现

hwtimer.c  hwtimer.h

定时器底层驱动实现（操作Hal库）

drv_hwtimer.c  drv_hwtimer.h

下面主要追踪以下定时器设备的注册及其初始化

在 drv_hwtimer.c 中  定时器自动初始化，并注册设备

static int stm32_hwtimer_init(void)

INIT_BOARD_EXPORT(stm32_hwtimer_init);

其中 hwtimer_ops.rt_hwtimer_init 会 调用 timer_init

static void timer_init(struct rt_hwtimer_device *timer, rt_uint32_t state)
{
    uint32_t prescaler_value = 0;
    TIM_HandleTypeDef *tim = RT_NULL;
    struct stm32_hwtimer *tim_device = RT_NULL;

    RT_ASSERT(timer != RT_NULL);
    if (state)
    {
        tim = (TIM_HandleTypeDef *)timer->parent.user_data;
        tim_device = (struct stm32_hwtimer *)timer;

        /* time init */
#if defined(SOC_SERIES_STM32F4) || defined(SOC_SERIES_STM32F7)
        if (tim->Instance == TIM9 || tim->Instance == TIM10 || tim->Instance == TIM11)
#elif defined(SOC_SERIES_STM32L4)
        if (tim->Instance == TIM15 || tim->Instance == TIM16 || tim->Instance == TIM17)
#elif defined(SOC_SERIES_STM32F1) || defined(SOC_SERIES_STM32F0)
        if (0)
#endif
        {
#ifndef SOC_SERIES_STM32F0
            prescaler_value = (uint32_t)(HAL_RCC_GetPCLK2Freq() * 2 / 10000) - 1;
#endif
        }
        else
        {
            prescaler_value = (uint32_t)(HAL_RCC_GetPCLK1Freq() * 2 / 10000) - 1;
        }
        tim->Init.Period            = 10000 - 1;
        tim->Init.Prescaler         = prescaler_value;
        tim->Init.ClockDivision     = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
        if (timer->info->cntmode == HWTIMER_CNTMODE_UP)
        {
            tim->Init.CounterMode   = TIM_COUNTERMODE_UP;
        }
        else
        {
            tim->Init.CounterMode   = TIM_COUNTERMODE_DOWN;
        }
        tim->Init.RepetitionCounter = 0;
#if defined(SOC_SERIES_STM32F1) || defined(SOC_SERIES_STM32L4) || defined(SOC_SERIES_STM32F0)
        tim->Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
#endif
        if (HAL_TIM_Base_Init(tim) != HAL_OK)
        {
            LOG_E("%s init failed", tim_device->name);
            return;
        }
        else
        {
            /* set the TIMx priority */
            HAL_NVIC_SetPriority(tim_device->tim_irqn, 3, 0);

            /* enable the TIMx global Interrupt */
            HAL_NVIC_EnableIRQ(tim_device->tim_irqn);

            /* clear update flag */
            __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(tim, TIM_FLAG_UPDATE);
            /* enable update request source */
            __HAL_TIM_URS_ENABLE(tim);

            LOG_D("%s init success", tim_device->name);
        }
    }
}

我们发现之前设置的配置并没有使用，而是直接默认设置成频率10K，周期1s的定时器；

可根据情况后面用control修改，或注释掉 tim->Init. 的几条赋值语句，使用 user_data 传递过来的默认配置；

同时 stm32f4xx_hal_msp.c 中的TIM硬件初始化，也仅仅只是打开TIM外设时钟，所有锁CubeMX中只要使能对应TIM即可，无需配置；

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* htim_base)
{
  if(htim_base->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 0 */
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 1 */
  }
  else if(htim_base->Instance==TIM4)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM4_MspInit 0 */
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();
  /* USER CODE BEGIN TIM4_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM4_MspInit 1 */
  }

}