STM32的定时器中断与实例
一、关于定时器
定时器是存在于STM32单片机中的一个外设。STM32总共有8个定时器，分别是2个高级定时器（TIM1、TIM8），4个通用定时器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）和2个基本定时器（TIM5、TIM6）。具体分类如下
定时器相当于给CPU上了一个闹钟，CPU平时处理其它任务，当定时时间到了以后，处理定时相关的任务。
下面我们根据一张图来介绍定时器的基本原理
在stm32中存在频率精确的内部时钟（即晶振），频率为72MHZ。由于频率较大，我们可以通过函数设置分频系数n，则输出频率变为72/nMHZ。经分频后的时钟经过计算器，规定每经过一个周期，计算器的读数（CK_CNT）加一，读数的范围由上表可知为1~65535，当然了，通过改变初始化函数，我们可以改变这个数的初始值和所能达到的最大值（不一定是65535）。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生中断，这就是定时器中断。
通过上述介绍，我们不难发现，我们可以通过设置分频量，CK_CNT的最大值和最小值就可以设定定时时间了。定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在 CK_CNT 的驱动下，计一个数的时间则是 CK_CLK 的倒数，为1/TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于：1/（CK_CLK * ARR）。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来 记 录 中断 的 次 数，那 么 就 可以 计 算 出我们 需 要 的定 时 时 间等于 ：
1/CK_CLK * (ARR+1)*time。
如果想要了解更多的关于定时器的理论，可以去看看《零死角玩转STM32—F103指南者 》
零死角玩转STM32—F103指南者
二、点亮LED和串口输出
2.1定时器点亮LED
我们使用CubeMx完成定时器的相关配置和引脚输出配置。
2.1.1生成过程
1.我们打开的是定时器2，为通用寄存器，具体配置如下：选择内部时钟，分频系数为71，实际运行的时候为72。分频后的频率为1MHZ，即周期为1us。CK_CNT的周期为5000，即5ms发生一次中断。
2.打开定时器中断
3.生成中断优先级配置代码
4.输出工程
2.1.2代码更改
打开工程文件后，我们还要进行一些代码配置
1.打开定时器
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
2.修改中断函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
static uint32_t time_cnt =0;
if(htim->Instance == TIM2)
{
if(++time_cnt >= 200)
{
time_cnt =0;
HAL_GPIO_TogglePin(D1_GPIO_Port,D1_Pin);
}
}
}
该函数为定时器的中断回调函数，当产生定时中断的时候，会自动调用这个函数。在函数内部定义了一个静态变量：time_cnt。当它大于等于100的时候，才会执行if里面的代码。也就是说需要发生100次中断，才会让LED的状态翻转。前面已经算过了，一次定时中断的时间是0.005秒，所以200次中断的时间是0.005*200=0.5秒。也就是说每隔1秒，LED的状态翻转一次。
2.1.3结果展示
定时器led
2.2定时中断与串口输出
我们也可在led灯的思路上做一些更改，打开串口，做一个定时器控制的串口输出，具体思路和LED灯的相差不大
2.2.1创建工程
具体操作通过上一例相同，唯一需要加的步骤为打开串口
2.2.2代码更改
代码的更改如下
1.打开串口
MX_USART1_UART_Init();
2.定义输出数组
char message[]="hello Windows\r\n";//输出信息
3.更改中断函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
static uint32_t time_cnt =0;
if(htim->Instance == TIM2)
{
if(++time_cnt >= 1000)
{
time_cnt =0;
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&message, strlen(message),0xFFFF);
}
}
}
不难看出，输出的周期为5s，内容为hello Windows
2.2.3结果展示
定时器串口_1
三、呼吸灯
3.1PWM调制
使用脉冲占空比拟合不同波形的方式称为 PWM(脉冲宽度调制)控制技术——通过 对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM 控制 的基本原理为：冲量相等而开头不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本 相同。其中冲量指窄脉冲的面积；效果相同指环节输出响应波形基本相同。在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF），如图所示。
我们可以通过控制周期内脉冲的占空比来调整所控制的模拟信号。占空比变大，周期内的冲量也会变大，模拟信号周期内的积分也会变大，下图可以很好的体现这一点。
3.2工程实现
3.2.1建立工程
1.配置定时器，选择定时器3和定时器4
不同时钟的4个通道引脚图如下，可知T3C2接PA7， T4C2接PB8
3.配置时钟
4.输出工程
3.2.3更改代码
1.设置占空比初始值
uint16_t duty_num = 10;
更改while函数
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(50);
duty_num = duty_num + 10;
if(duty_num > 500)
{
duty_num = 0;
}
__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,duty_num);
__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,duty_num);
}
这个实验没有用的中断，使用不需要配置中断函数（也没有打开中断~~~）
3.2.3结果展示
呼吸灯
四、总结
有了前面学习中断的基础，本次对定时器的学习还是比较轻松的。PWM的原理很好的揭示了在电路中，数字信号是如何控制模拟信号的，这个很重要，也很实用。
五、参考
1.搞懂什么是PWM控制
2.PWM技术——百度百科
3.你足够了解pwm吗？搞清楚pwm控制技术
4.STM32-定时器详解